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1、对现代建筑物防雷设计的综述对现代建筑物防雷设计的综述 直击雷 即雷电直接击在建筑物或设备上产生的热效应和电动势作用。由于雷击时，直击雷电压高达几百万～XXKV或更高；雷击电流高达数十至～几百千安、雷电通道可产生最高达XX℃的温度，在强大的雷电流作用下，物体缝隙中的气体剧烈膨胀、水份急剧蒸发，产生强大的热效应和机械效应，从而使被击物或人、畜受到严重的损坏，同时可能会引起火灾。 雷电感应 雷电感应是指闪电放电时，在附近导体上产生静电感应和电磁感应，也称间接雷或叫二次雷害；它没有直击雷那么猛烈，但它发生的机率比直击雷高的多。当空间有带电的雷云出现时，地面
2、上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应作用，带上与雷云极性相反的大量束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，导体上的束缚电荷变成自由电荷，向导体的两端移动，从而产生出很高的静电感应电压，其过电压幅值可达几万到几十万伏，这种静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用，对建筑物内的导线，接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电容易产生电火花而引起火灾；对存放易燃易爆物品的建筑物有引起爆炸的危险，危及人身安全。另外，在雷电闪击时，由于雷电流有极大峰值和陡度，在雷电流通道周围的空间产生有强大的脉冲电磁场，实验证明，当雷电流形成的磁场强度达2．4G时，就
3、可以使一般微电子设备发生永久性破坏，即使磁场强度降到0．07G也能造成它们误动作，而处在电磁场中的导体也会感应出较大的电动势，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。 雷电波侵入与雷电反击作用 当架空线或金属管道遭受直击雷或感应雷后，所产生的雷电波沿着这些金属管道、管路，特别是沿输电线、通信电缆、无线电天线等侵入，形成所谓高电位引入，而造成火灾或人身伤亡事故。另外，当雷电流通过金属物体落地时，由该物体的波阻抗及其接地电阻产生电位升高，其值： Vx＝LoHdi／dt十ir十iR 式中：r为测
4、试点至接地体的电阻 i通过引下线的雷电流100kA Lo为引下线单位长度电感 Lo＝1．67／μH／m H为测试点距大地的高度，取H＝l0 R为接地电阻 当r＝0，R＝10Ω时，Vx＝1．6MV 当r＝0，R＝0时，Vx＝0．6MV Vx一般高达数十千伏至数百千伏，当它击穿附近的空气或土壤间隙，把高电位传送到其它物体上，便形成对别的物体的反击，因空气间隙的击穿电压很高，所以反击一般仅限于几米范围内，反击的发生，可能使电气设备绝缘被破坏，金属管道被烧穿，甚至会引起火灾、伤亡事故。 设计的全面性 建筑物防雷系统由接闪、分流、均压、屏蔽、布线
5、和接地6项要素组成,这些要素自身结构与建筑物的结构有机地组成一个整体,这个整体与外部环境有着多方面的联系[1]。雷电对建筑物及其内部设备的作用是多途径的,有直击雷击,有沿金属管路、各种线路引入的瞬时过电压,还有空中传播的LEMP,因此对建筑物的防雷设计不能片面,而应全面系统地对不同形式的雷电采用不同防护措施。 设计的合理性 现代建筑物大量采用钢结构和钢筋混凝土结构,而且体积高大,本身具有较强的耐雷击能力,因此设计时应把防雷诸要素与建筑物的结构有机地结合起来,利用钢筋构成协调的防雷结构,使之发挥出整体的最优防雷功能。主要思路为: ①在建筑物屋面采用避雷
6、网,在屋面突出部分或通讯设施上安装避雷针或带。 ②利用建筑物的结构钢筋作引下线,并适当增加引下线的数量,对减少各层的反击电压和减少各分支电流的电磁感应都有良好的作用。 ③利用各层楼板钢筋或高(多)层建筑物均压环与作引下线的主筋连接,有利于均压的形成,有效降低室内反击电压和有利于对空中电磁场的屏蔽。 ④从各层梁、板、柱内主筋焊出接头,便于与室内设备接地母线连接。 ⑤利用四周圈式接地体和基础钢筋接地网,便于与引入建筑物的各种金属管道、电缆屏蔽层连接。 ⑥为避免流经建筑物外墙柱内钢筋的雷电流产生的电磁感应,设计时应将信息系统及各种电气线路放置或敷设在建
7、筑物内的中心部位,把防雷系统诸多要素与建筑物结构有机结合,不但可以降低建设投资,还能获得最佳的防雷效果。 设计的层次性 建筑物防雷系统设计的层次性是指将建筑物需要保护的空间划分为几个防雷保护区,指明对LEMP有不同敏感度的空间,根据设备的敏感性确定合适的连接点。可以根据不同防雷保护区雷电磁场衰减的分布情况,确定不同性质设备的布设位置;对所有穿过不同保护区界面的金属物进行等电位连接,并在每个界面处加设屏蔽措施;合理布线并对进入不同保护区的电缆、线路在不同界面处选择不同特性的过压保护器,进行分流和限压。通过层层防设使侵入到信息系统防雷保护区的雷电干扰信号降
8、到最低程度。 设计的目的性 在了解建筑物的结构和功能之后,按照
