智能建筑的防雷措施

引言

隨著智能建筑的發(fā)展，高層建筑越來越多，城市里的建筑物越來越密。因此，加強(qiáng)防雷工作，對(duì)建筑物和電氣設(shè)備采取必要的防雷保護(hù)，對(duì)保護(hù)國家財(cái)產(chǎn)和人們的生命安全都是十分重要的。

1用避雷網(wǎng)防雷

對(duì)于建筑物可能遭受的直接雷擊和感性雷害，常常采用避雷帶裝置進(jìn)行防雷，避雷帶由避雷網(wǎng)、均壓環(huán)、引下線和接地極（網(wǎng)）等組成。避雷帶分沿折板敷設(shè)和沿屋面混凝土塊敷設(shè)兩種。沿坡屋頂?shù)奈菁?、屋角、檐角、屋檐和平頂屋面四周的女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，就屬于沿折板敷設(shè)避雷帶。這種方法一般應(yīng)選用中6或中8圓鋼彎制避雷帶支架,沿避雷帶支架敷設(shè)路徑，按間隔1m埋設(shè)，且高出安裝面150~200mm。然后選用中10~中12鍍鋅圓鋼或-25X4鍍鋅扁鋼作為避雷帶，經(jīng)調(diào)直后焊接在預(yù)埋支架上，并將焊點(diǎn)涂以防腐漆。

沿屋面混凝土塊敷設(shè)則應(yīng)根據(jù)建筑物的防雷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來確定網(wǎng)孔大小。即先在屋面上劃出避雷帶網(wǎng)孔線，然后按間隔沿所劃網(wǎng)孔線埋設(shè)混凝土塊?；炷翂K應(yīng)埋設(shè)牢固，并在混凝土塊中央安放扁鋼或圓鋼預(yù)埋件，預(yù)埋件應(yīng)高出屋面10~20mm。同樣，選用中10~中12鍍鋅圓鋼或-25X4鍍鋅扁鋼作為避雷帶，經(jīng)調(diào)直后焊接在混凝土塊的預(yù)埋件上，再將焊點(diǎn)涂以防腐漆。如屋面平時(shí)無人行走，避雷帶可為明敷設(shè)；如屋面作為觀景平臺(tái)、直升飛機(jī)起落場(chǎng)地或其他休閑場(chǎng)，平時(shí)有人在屋面上活動(dòng)，在屋面上需要抹混凝土砂漿地坪或進(jìn)行鋪設(shè)地板磚處理，這樣就需要將避雷帶暗敷，暗敷的埋設(shè)深度以3~5cm為宜。這樣，屋面上的避雷帶就敷設(shè)完成了，之后再與接地引下線焊接連接。

2用避雷針防雷

2.1避雷針的結(jié)構(gòu)及作用

避雷針可起到引雷作用，因?yàn)楸芾揍槹惭b在建筑物的頂部，即在最高點(diǎn)安放一個(gè)接地裝置，所以，在雷云籠罩下,它的尖端部可形成強(qiáng)大電場(chǎng)。根據(jù)尖端放電原理，它很容易將雷電流引向其尖端而泄入大地，從而避免雷云向被保護(hù)建筑物放電。

避雷針一般由三部分組成，其中頂部聳立高空，接受雷電用的接閃器，一般用鍍鋅鋼管或鍍鋅圓鋼制成，長約2m，截面積不小于100mm2,鋼管壁厚不小于3mm，并且上端部打尖。高度在20m以內(nèi)的獨(dú)立避雷針常用水泥桿架設(shè)，20m以上用鋼結(jié)構(gòu)支架架設(shè)。中部是引下線，是引導(dǎo)雷電流泄入大地的通道，常采用鍍鋅圓鋼或扁鋼作引下線。圓鋼的直徑不小于8mm,扁鋼面積不小于（12X4）mm2,并需將地面以上2m加以機(jī)械保護(hù)。下部為接地極，為了將雷電流迅速疏散到大地，可用鍍鋅管SC50或L50X50X5鍍鋅角鋼，長度均為2.5m，按間隔5m，埋深0.6m以上垂直埋設(shè)。接地極之間再用鍍鋅扁鋼-40X4（或-30X4）焊接成接地網(wǎng)，且應(yīng)滿足接地電阻的有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于通訊系統(tǒng)、建筑自動(dòng)消防系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)房等弱電系統(tǒng)的接地裝置，常采用銅板或鍍鋅鋼板作為接地極，并與防雷裝置、供配電系統(tǒng)的接地裝置等相互隔離。

2.2避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算

對(duì)于避雷針的保護(hù)范圍，各國的計(jì)算方法不完全相同，主要有折線法、曲線法、直線法等幾種。其中，折線法表示單支避雷針的保護(hù)范圍為一折線圓錐體；曲線法則是單支避雷針的保護(hù)范圍為一曲線圓錐體，這種方法是假設(shè)滾球半徑滾過防雷建筑物時(shí)，凡是球體能接觸到建筑物的各個(gè)部分，均會(huì)遭受雷擊，而球體不能接觸到建筑物的各個(gè)部分，則不會(huì)遭受雷擊（已由建筑物其他部分給予了保護(hù)）；直線法的單支避雷針的保護(hù)范圍按針頂端的俯角大小來確定，如對(duì)有爆炸危險(xiǎn)物的建筑按45。俯角確定,一般建筑則按60。俯角來確定。

由于折現(xiàn)法比較簡單實(shí)用，在我國建筑防雷設(shè)計(jì)中廣泛采用。但折線法忽略了雷擊距離對(duì)避雷針保護(hù)范圍的影響，所以存在著一定的誤差。目前在高層建筑中多采用半導(dǎo)體少長針消雷裝置來解決這一問題。

2.3半導(dǎo)體少長針消雷裝置

半導(dǎo)體少長針消雷裝置是在避雷針的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要由導(dǎo)體針組、半導(dǎo)體材料和接地裝置組成。導(dǎo)體針長為5m，針的頂部有4根金屬分叉尖端，適合安裝于高度hN40m的建筑物和構(gòu)筑物上。

半導(dǎo)體少長針消雷裝置利用其獨(dú)特結(jié)構(gòu)，可在雷云電場(chǎng)下發(fā)生強(qiáng)烈的電暈放電，即對(duì)布滿在空中的空間電荷產(chǎn)生良好的屏蔽效應(yīng)，并中和雷云電荷。同時(shí)利用半導(dǎo)體材料的非線性來改變雷電發(fā)展過程，延長雷電放電時(shí)間，以減小雷電流的峰值和陡度，從而達(dá)到有效保護(hù)建筑物及其內(nèi)部各種強(qiáng)弱電設(shè)備的目的。一般在消雷裝置安裝高度h>60m時(shí)，還需要增加水平消雷針。

2.4避雷針的制作安裝

避雷針裝置安裝應(yīng)分為普通避雷針和獨(dú)立避雷針，普通避雷針是架設(shè)在建筑物或構(gòu)筑物之上，獨(dú)立避雷針則需要先埋設(shè)安裝專用的桿塔（如水泥電桿、鐵塔等），再架設(shè)避雷針。避雷針應(yīng)安裝穩(wěn)定牢固，如果避雷針支架、桿塔較高，應(yīng)考慮裝設(shè)拉線（3根），以增加避雷針的穩(wěn)定性。

避雷針一般由中25鍍鋅圓鋼制成，也可用直徑中40、管壁厚3mm及以上的鍍鋅鋼管制做，針長一般取2m，上端加工成尖狀。避雷針的引下線采用明敷，可用中8鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼，其截面積應(yīng)不小于48mm2,厚度4mm；暗裝或煙囪上的引下線應(yīng)采用中12鍍鋅圓鋼，注意在引下線彎曲處應(yīng)加工成圓弧狀，不得有直角彎。裝設(shè)在煙囪、水塔上的避雷針引下線，如果采用鍍鋅扁鋼，其截面應(yīng)不小于100mm2,厚度4mm。

避雷針應(yīng)單獨(dú)設(shè)置接地極，不能與設(shè)備的接地保護(hù)及工作接地裝置等相連接，且接地電阻不得大于10Q。避雷針與被保護(hù)設(shè)備、建筑的空間距離應(yīng)在5m以上。

避雷針的接閃器、弓I下線和接地極的相互連接處應(yīng)采取焊接工藝，并在焊接處涂以防腐漆。為了檢測(cè)接地電阻和檢查引下線的連接情況，或供等電位連接用，應(yīng)在各引下線距室外地坪0.3~1.8m之間設(shè)置斷接卡子。當(dāng)利用柱內(nèi)鋼筋作引下線時(shí)，應(yīng)在每根引下線上與距地面大于或等于0.3m處設(shè)接地連接板。

在發(fā)生雷擊放電瞬時(shí)，接閃器、弓I下線和接地極（網(wǎng)）上的瞬時(shí)電位很高，對(duì)人身有很大危險(xiǎn)，在接地極（網(wǎng)）及附近區(qū)域內(nèi)還會(huì)形成較大的跨步電壓。因此，接地極（網(wǎng)）應(yīng)埋設(shè)在很少有人通過的地方，距建筑物應(yīng)在3m以外。為了防止雷電流流經(jīng)引下線時(shí)產(chǎn)生的高電壓會(huì)對(duì)附近金屬物或線路形成反擊，還要求引下線與金屬物或線路等之間具有一定的安全距離。但在利用建筑物的鋼結(jié)構(gòu)或柱內(nèi)鋼筋體作為接地引下線時(shí)，由于整個(gè)建筑物已構(gòu)成一個(gè)等電位“網(wǎng)籠”體，其距離可不受此要求限制。

半導(dǎo)體少長針消雷裝置一般都是由生產(chǎn)廠家提供的成套產(chǎn)品，所以，在施工現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行拆箱檢查驗(yàn)收，在樓頂安裝位置制作安裝基礎(chǔ)，預(yù)埋安裝螺栓，然后再進(jìn)行組裝、吊裝,找正固定和補(bǔ)漆等工作。

此外，還應(yīng)注意不應(yīng)在35kV以下電壓等級(jí)的電氣設(shè)備構(gòu)架上安裝架設(shè)避雷針，因?yàn)檫@一電壓等級(jí)電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度較低，以免雷擊高壓放電時(shí)產(chǎn)生的高電壓造成設(shè)備損壞。

3用避雷器防雷

由避雷針、避雷帶（網(wǎng)）下線和接地極（網(wǎng)）等所構(gòu)成的避雷裝置屬于建筑物外部防雷系統(tǒng)，可保護(hù)建筑物免受直接雷擊和感性雷害的傷害。而建筑物內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電或其他形式的過電壓侵入而造成設(shè)備損壞和人身傷亡事故,這是外部防雷系統(tǒng)所無法保護(hù)的。為此，常采用避雷器作為預(yù)防“高電位引入”災(zāi)害的設(shè)備。

由于避雷器與被保護(hù)設(shè)備相并聯(lián)，并且所選用的避雷器的過電壓低于被保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣耐壓強(qiáng)度，所以，一旦出現(xiàn)大氣過電壓“高電位引入”，便可經(jīng)過避雷器自動(dòng)把雷電流導(dǎo)入大地，在線路引入的大氣過電壓過后，避雷器又很快自動(dòng)恢復(fù)對(duì)地不導(dǎo)通狀態(tài)，使電力線路的電流不至于通過避雷器泄露到大地。這樣，就有效避免了高電位引入對(duì)電氣設(shè)備和人身的傷害。由此可見，避雷器是用來保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電所引起的過電壓危害、限制續(xù)流的幅值和持續(xù)時(shí)間的一種保護(hù)裝置。

避雷器主要有額定電壓500kV及以下的普通閥式、磁吹閥式避雷器、金屬氧化物避雷器和管型排氣式避雷器。一般變配電所和室內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓保護(hù)多采用閥型避雷器，室外多采用閥型避雷器和管型避雷器，而1kV以下交流電力系統(tǒng)、低壓電氣設(shè)備的保護(hù)多采用金屬氧化物避雷器。

4結(jié)語

為了加強(qiáng)雷電災(zāi)害的防御工作，保護(hù)國家利益和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)公共安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)雷電和雷電災(zāi)害的研究、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、防護(hù)以及雷電災(zāi)害的調(diào)查、鑒定和評(píng)估。同時(shí)，防雷減災(zāi)工作應(yīng)實(shí)行安全第一、預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則。

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