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，加強防雷工作，對建筑物和電氣設備采取必要的防雷保護，對保護國家財產(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和沿屋面混凝土塊敷設兩種。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，就屬于沿折板敷設避雷帶。這種方法一般應選用中6或中8圓鋼彎制避雷帶支架,沿避雷帶支架敷設路徑，按間隔1m埋設，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)直后焊接在預埋支架上，并將焊點涂以防腐漆。

沿屋面混凝土塊敷設則應根據(jù)建筑物的防雷等級標準來確定網(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)孔線埋設混凝土塊?；炷翂K應埋設牢固，并在混凝土塊中央安放扁鋼或圓鋼預埋件，預埋件應高出屋面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埋件上，再將焊點涂以防腐漆。如屋面平時無人行走，避雷帶可為明敷設；如屋面作為觀景平臺、直升飛機起落場地或其他休閑場，平時有人在屋面上活動，在屋面上需要抹混凝土砂漿地坪或進行鋪設地板磚處理，這樣就需要將避雷帶暗敷，暗敷的埋設深度以3~5cm為宜。這樣，屋面上的避雷帶就敷設完成了，之后再與接地引下線焊接連接。

2用避雷針防雷

2.1避雷針的結構及作用

避雷針可起到引雷作用，因為避雷針安裝在建筑物的頂部，即在最高點安放一個接地裝置，所以，在雷云籠罩下,它的尖端部可形成強大電場。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)的獨立避雷針常用水泥桿架設，20m以上用鋼結構支架架設。中部是引下線，是引導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加以機械保護。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。接地極之間再用鍍鋅扁鋼-40X4（或-30X4）焊接成接地網(wǎng)，且應滿足接地電阻的有關規(guī)定標準。對于通訊系統(tǒng)、建筑自動消防系統(tǒng)以及計算機房等弱電系統(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避雷針保護范圍的計算

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

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

2.3半導體少長針消雷裝置

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

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

2.4避雷針的制作安裝

避雷針裝置安裝應分為普通避雷針和獨立避雷針，普通避雷針是架設在建筑物或構筑物之上，獨立避雷針則需要先埋設安裝專用的桿塔（如水泥電桿、鐵塔等），再架設避雷針。避雷針應安裝穩(wěn)定牢固，如果避雷針支架、桿塔較高，應考慮裝設拉線（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，其截面積應不小于48mm2,厚度4mm；暗裝或煙囪上的引下線應采用中12鍍鋅圓鋼，注意在引下線彎曲處應加工成圓弧狀，不得有直角彎。裝設在煙囪、水塔上的避雷針引下線，如果采用鍍鋅扁鋼，其截面應不小于100mm2,厚度4mm。

避雷針應單獨設置接地極，不能與設備的接地保護及工作接地裝置等相連接，且接地電阻不得大于10Q。避雷針與被保護設備、建筑的空間距離應在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采取焊接工藝，并在焊接處涂以防腐漆。為了檢測接地電阻和檢查引下線的連接情況，或供等電位連接用，應在各引下線距室外地坪0.3~1.8m之間設置斷接卡子。當利用柱內(nèi)鋼筋作引下線時，應在每根引下線上與距地面大于或等于0.3m處設接地連接板。

在發(fā)生雷擊放電瞬時，接閃器、弓I下線和接地極（網(wǎng)）上的瞬時電位很高，對人身有很大危險，在接地極（網(wǎng)）及附近區(qū)域內(nèi)還會形成較大的跨步電壓。因此，接地極（網(wǎng)）應埋設在很少有人通過的地方，距建筑物應在3m以外。為了防止雷電流流經(jīng)引下線時產(chǎn)生的高電壓會對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構或柱內(nèi)鋼筋體作為接地引下線時，由于整個建筑物已構成一個等電位“網(wǎng)籠”體，其距離可不受此要求限制。

半導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)場需要進行拆箱檢查驗收，在樓頂安裝位置制作安裝基礎，預埋安裝螺栓，然后再進行組裝、吊裝,找正固定和補漆等工作。

此外，還應注意不應在35kV以下電壓等級的電氣設備構架上安裝架設避雷針，因為這一電壓等級電氣設備的絕緣強度較低，以免雷擊高壓放電時產(chǎn)生的高電壓造成設備損壞。

3用避雷器防雷

由避雷針、避雷帶（網(wǎng)）下線和接地極（網(wǎng)）等所構成的避雷裝置屬于建筑物外部防雷系統(tǒng)，可保護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備損壞和人身傷亡事故,這是外部防雷系統(tǒng)所無法保護的。為此，常采用避雷器作為預防“高電位引入”災害的設備。

由于避雷器與被保護設備相并聯(lián)，并且所選用的避雷器的過電壓低于被保護電氣設備的絕緣耐壓強度，所以，一旦出現(xiàn)大氣過電壓“高電位引入”，便可經(jīng)過避雷器自動把雷電流導入大地，在線路引入的大氣過電壓過后，避雷器又很快自動恢復對地不導通狀態(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電氣設備和人身的傷害。由此可見，避雷器是用來保護電氣設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)時間的一種保護裝置。

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)電氣設備的過電壓保護多采用閥型避雷器，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)、低壓電氣設備的保護多采用金屬氧化物避雷器。

4結語

為了加強雷電災害的防御工作，保護國家利益和人民生命財產(chǎn)安全，維護公共安全，促進經(jīng)濟建設和社會發(fā)展，我們應當加強雷電和雷電災害的研究、監(jiān)測、預警、防護以及雷電災害的調(diào)查、鑒定和評估。同時，防雷減災工作應實行安全第一、預防為主、防治結合的原則。

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