摘要：下文主要结合笔者多年的工作实践经验，针对建筑电气工程工作的防雷问题进行了分析，并提出了一些自身观点。希望通过以下分析，能与各位同仁相互交流，同时今后也能够为类似的工程提供一些借鉴与参考。
关键词：雷击；危害；防雷系统
随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快，越来越多的高楼大厦出现在现代化城市中，相较于传统的低层房屋来讲，这种具有钢筋混凝土结构的高层现代化建筑更容易在雷雨天气遭受雷击灾害，尤其是建筑中存在着各式各样的电气设备和错综盘杂的电力线路，更容易引起事故，造成不可估量的经济损失，甚至是人员伤亡。然而电力的普及与应用给人们的生活带来很大改善，尤其是在科技的推动下，各类电气设备，电子产品等需要电力供应的产品设施越来越多的服务在人们的日常生活中，保证正常持续的电力供应成为关系国计民生的一项基本内容。而在建筑物中的电力配送过程中，防雷工作极为重要。因为任何一段输电线路遭受雷击的破坏都会影响到大面积的供电稳定性。笔者结合自身多年的经验，深入研究了建筑防雷的相关问题，并提出一些自身观点以供参考。
1、雷击的危害
1.1雷电的形成
雷电是一种常见的自然界大气放电的现象当太阳光把地面照的极热的时候，地面的热空气膨胀上升，水蒸气大量蒸发，水蒸气遇冷凝华形成小冰晶，而小冰晶不断聚集使云的体积越来越大，以致于上升气流再也顶不住时候，水滴的破裂而这些变化都会使云中产生电荷云层的顶部通常带有正电荷，底部通常带有负电荷，这样云的的顶部和底部之间就会形成电位差，当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电，当云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间被烧得灼热，达到极高温度，所发出的亮光就是闪电，而闪道上的高温会使空气急剧膨胀，同时也会使水滴汽化膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声
1）直击雷危害
闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力，其破坏作用很大，此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。能直接造成被击建筑物燃烧、起火、爆炸，如果直接击中人畜则会造成人畜的伤亡。直击雷可直接作用在构筑物上，也可通过架空线路、露天的金属管路等途径侵入。
1.2 感应雷危害
雷电感应的危害是指闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花，对设备尤其是电子设备会生产很大的危害。其入侵途径为：避雷针产生二次感应雷击效应，雷电电流经过避雷针导地时感应到传输线上；通过电源线、信号线或天馈线引入感应雷击；地电位反击引入感应雷击。
1.3浪涌
在雷电危害中，最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备造成设备损坏等事故。
2防雷电感应和雷电波侵入
雷电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。因此被保护建筑物内的金属物接地，是防雷电感应的主要措施。首先，是做好等电位联结。对一、二类防雷建筑物内平行或交叉敷设的金属管道，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，是防止电磁感应所造成的电位差能将小空隙击穿，而产生电火花，每隔≤30m做好接地。
由于雷电对架空线或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。因此，做好进线端的防雷保护，做好均压环及防侧击雷是防雷电波侵入的主要措施。一、二类防雷建筑低压进线全线采用直埋地引入，将线路架空引入户内时不少于15m的一段应换电缆（金属铠装电缆直埋地，护套电缆穿钢管）进户，并在架空与电缆换接处做好避雷保护。二类防雷建筑当架空线直接引入时，除在入户处加装避雷器，并将进户装置铁件做好接地外，靠近建筑物的两根电杆上的铁件也应做好接地，且冲击接地电阻≤30Ω，所有弱电进线的保护应同强电进线。防雷建筑要做好均压环及防侧击雷保护。均压环从三层开始，环间垂直距离≤12m，所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均与环可靠连接，均压环可利用结构圈梁内的钢筋（钢筋必须贯通成环路）。一类防雷建筑30m以上，二类防雷建筑45m以上，三类防雷建筑60m以上，要做好防侧击雷保护，沿建筑物外墙做一周水平避雷带，带与带间垂直距离≤6m，外墙上所有金属栏杆，门窗均与避雷带可靠连接，避雷带再与引下线可靠连接。竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置可靠连接，目的是在于等电位，并且由于两端连接使其与引下线形成并联线路，使雷电流更讯速的入地。
3、建筑物综合防雷系统
随着科技的不断进步，电子产品及其应用也在不断发展，然而高科技电子设备应用的特点也给雷电危害带来更多的可乘之机。因而在现代的建筑电气工程防雷系统中，单单只使用避雷针的传统防雷措施已经远远不能满足需求，而是对建筑物实行综合防雷，进行外部防雷和内部防雷装置，并对智能建筑物中的电气设备采取单独防雷措施，以保证人们的正常生活。
1）外部防雷
在外部设计方面，除避雷针之外不要采用尖锐的外形设计，并要在建筑物外部加装引雷装置，就是那种设立在建筑物顶端，能主动将空中雷电产生的电流引入大地深层的装置它一般由接闪部件、引导线路和地面装置三部分构成接闪部件是指接收雷电所产生电流的避雷针、避雷网等一切可以引导雷电电流的金属部件，它一般安装在建筑物的顶部，通过引导线路和地面装置来引导电流引导线路是指与顶部接闪部件相连的金属导体。目的是为了将雷电电流从接闪部件引导至接地装置，防雷工程中对引导线路的规格有着细致的精准的要求，因为引导线路的粗细和数量严重影响着引导线路的分流效果，当引导线路数量越多的时候，单条线路通过的电流就会越小，其感应范围就越小地面装置是防雷装置取得成功的重要保证之一，它由接地体和接地线组成，安置于地下深处，它的作用就是通过接闪部件和引导线路的引导，最后将雷电电流完整的导入大地，使电流扩散，不再对建筑物本身或着建筑物内部的人畜造成危害
①接闪器。是指直接接受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。它位于建筑物的顶部，其作用是把雷电流引下。在选用接闪器时要综合考虑其用材规格、形式、耐流耐压能力、连续接闪效果、耐腐蚀程度、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。
②引下线。是指连接接闪器与接地装置的金属导体。用于将雷电流从接闪器传导至接地装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆引下线的粗细和数量直接影响分流效果，引下线越多，通过的雷电流就越小，其感应范围也就越小。
③接地装置。接地体和接地线的总和。位于地下一定深度处，它的作用是使雷电流传导及散流入大地。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时，应利用基础内的钢筋作为接地装置，否则可做周圈式接地装置，但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边。
2）内部防雷装置
单靠外部的引雷装置进行引雷是万万不够，还必须在内部建立电压平衡系统，使内外共同作用达到无死角的引雷效果内部电压平衡系统就是指利用磁电屏蔽的原理，把建筑物内部的钢筋和各种金属设施、金属管道焊接或卡接在一起，把外部的接闪装置与建筑物内的梁、板、柱焊接、绑扎或搭接在一起，构成一个完整统一的整体，用以导电，从而达到雷电电场活动引发的高电压平衡分布这样建筑物内就不会产生电流，不会形成电位差，就可以避免雷电电流产生的瞬间，破坏建筑内部的金属设施，还能防止雷电电磁干扰电子设备，使整个建筑物变成完好的等电位导体我们也可以建设共用接地系统，它的工作原理是将建筑物各部分的防雷装置、金属框架、高低压配电保护设施、静电防护设施、磁电屏蔽设施等建筑部件及电气工程设施和接地装置连接起来，通过共用的防护系统把雷电产生的高电压、强电流进行分压、分流，最终导入地面。
①等电位连接系统。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体，建筑物内就不会产生不同的电位，对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。为满足防雷装置的要求，应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起，同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起，使整个建筑物成为良好的等电位体。
②共用接地系统。将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE）、等电位连接带、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置等连接在一起。共用接地系统能有效地将雷电泄入大地、达到均压、等电位以减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。
③屏蔽作用。屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。现代的建筑大多是采用钢筋混凝土的结构，正好可以利用钢筋混凝土结构内的钢筋，在建筑主体结构施工时，将钢筋制作成六面提的网笼，然后再向其中浇筑混凝土，这样就形成了笼式避雷网，从而实现良好的雷击屏蔽效果。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解，而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外，建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。
④浪涌保护器。浪涌保护器可分为电源浪涌保护器、天馈浪涌保护器和信号浪涌保护器。建筑物内有价值较高、影响较大的信息电子设备或电力电子设备，其耐受雷电电涌的能力大大低于常规电气设备，加装浪涌保护器是用来限制雷电引起的瞬态过电压，其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
3）智能建筑中的特殊防雷
智能建筑是指通过联合建筑自动化、办公自动化和信息通信系统这三个系统为一体的现代化建筑结构，由于智能建筑的系统中大量的运用到电子设备，而这些电子设备的特性决定了其更容易受到雷击影响，而且比起一般建筑遭受雷击危害的后果更加严重。因此，在智能建筑中，要采取更多的防雷击措施。对电源系统和信息系统实行分级保护，采用等电位联接方式，加强传统防雷装置传统避雷针在引雷后会引发地电位反击和二次雷击效应。
4漏电保护技术在建筑电气工程中应用原则
对于建筑电气工程中漏电保护技术应用原则，需要从不同的角度进行分析，笔者根据多年的工作经验，现从接地保护以及接零保护两个方面进行分析。
（1）在接地保护原则方面：建筑电气工程低压系统的中性点一般不进行接地，这样在系统正常运行过程中，必须将电气设备金属外壳接地，同时供电设备的金属外壳也必须进行接地保护。具体的内容包括以下几个方面：第一，便携式用电器具、移动式用电器具金属底座以及外壳、电压器等电气设备传动设备都必须进行接地保护；第二，汽油、柴油等金属罐体外壳必须进行接地；第三，建筑施工现场中，超过20 厘米高度的电梯轨道、脚手架、起重折臂吊、竖井架等也必须进行接地保护；第四，配电箱、配电屏柜、焊工工作平台等也必须进行接地保护；第五，在建筑施工现场中，电动葫芦、龙门吊、塔吊等轨道上，需要设置两个或两个以上的接地点。特别是对于轨道接头处，必须进行电气连接处理，将节点的电阻控制在4 欧姆以内。如果轨道中有接地滑接器，那么需要通过连接线将接地滑接器与轨道有效的连接起来。第六，线路线杆上电气设备金属外壳以及支架必须进行接地处理。
（2）在接零保护原则方面。在建筑电气施工正常进行过程中，一些电气设备的不带电外露部位，也需要进行接零保护，具体包括以下几个方面：第一，配电屏、控制频金属框架部分需要进行接零保护；第二，电气设备（变压器、互感器）等传动设施必须进行接零保护；第三变压器、发电机、照明工具、电动工具等金属外壳也需要进行接零保护；第四，线路线杆中金属支架、开关金属外壳以及电容器金属外壳等也必须进行接零保护；第五，线路中金属保护套、钢索、操作平台等也需要进行接零保护；第六，建筑施工现场电气室中设备的金属外壳、带电部分金属门、栏杆等等同样需要接零保护；第七，对于运行环境较差的场所，电气设备一般采用接零保护方式。在实行漏电保护过程中，应单独敷设保护零线；在保护零线中，不得再独立设置开关或者熔断器。尤其在外电线路和施工用电通用一个供电系统时，要求电气设备必须符合当地供电要求，采取接地保护或者接零保护措施。在同一个变压器、母线或者发电机的供电电力网中，不能同时采取接地保护和接零保护两种形式。另外，如果电气设备的厂家已经明确规定漏电保护规范，则应严格执行。
5、结束语
综上所述，随着科技的发展，建筑电气工程中的防雷技术得到了很大的提高。防雷工程的有效实施对于现代信息化为主流的新型社会发展有着重要的现实意义，由于防雷技术涉及到的学科知识面较广，系统较为复杂，在未来的发展中，还需要不断结合新的信息技术，不断实践和完善防雷技术理论，综合设计最新最优质的防雷工程，使防雷设计和实施更加规范化、科学化、经济化。
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论文作者:潘冰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/10
标签：防雷论文; 雷电论文; 建筑物论文; 装置论文; 金属论文; 建筑论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第23期论文;