建筑设计论文防雷设计方向论文范文

　　本文选自国家级期刊《建筑知识》，《建筑知识》是由建筑师、工程师的学术团体中国建筑学会主办的、建设部主管的一本科普期刊，创刊于1981年，现拥有读者近4万。他们遍及全国的各个设计院、建筑师、工程师、材料商、房地产开发公司、装饰公司、大专院校的学生和各大企业的基建部门。创刊二十多年来，以其严谨的工作作风，博得了广大读者的欣赏与信赖。国内统一刊号：CN11-1243/TU，国际标准刊号：ISSN1002-8544）。中国知网全文收录。
　　摘要：通过了解雷电的形成及特点，掌握正确的防护方法，并阐述如何在建筑物的防雷设计和安装时进行整体统一的考虑。

　　关键字：雷电的形成,雷电的种类,防雷设计和安装

　　一、雷电的形成及特点

　　雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨云中，积雨云在形成过程中，它的某些部分积聚起正电荷，另一部分积聚起负电荷，当这些电荷积聚到一定程度时，就产生放电现象。这种放电有的是在云层与云层之间进行，有的是在云层与大地之间进行。云对地的放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流，并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。这种放电时间短促，一般约50-100微秒，但电流则异常强大。放电时产生强烈的光，这就是闪电。闪电时，将释放出大量热能，瞬间能使空气温度升高1-2万度，空气的压强可达70个大气压，这样大的能量，具有极大的破坏力。

　　二、雷电的种类、危害及防护

　　雷电主要有四种类形：直击雷、感应雷、雷电侵入波、球形雷。

　　（一）、直击雷：

　　1、直击雷主要危害高层建筑

　　是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。

　　直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几万~几十万安培，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几微秒到几百微秒）就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的。

　　2、直击雷的防护

　　防雷的第一道防线是拦截直击雷。通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。以上防直击雷的措施主要依据是国际电工委员会IEC1312_1～3《雷电电磁脉冲的防护》、《电子计算机机房设计规范》、《电子设备雷击导则》、《建筑物防雷设计规范》等。

　　（二）、感应雷

　　1、感应雷是直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以及发生闪击的现象，主要危害建筑物内电子设备。是闪电放电瞬间，在附近导体产生的静电感应和电磁感应现象。

　　静电感应：由于雷云的作用，使附近导体感应并积聚大量与雷云相反极性的束缚电荷，当雷云主放电时，雷电先导通道中的电荷迅速中和，原来处于雷云附近导体中与雷云相反极性的束缚电荷被释放出来，形成自由电荷，如不就近泄散入地就会产生很高的电位。

　　电磁感应：由于雷电流迅速变化（瞬态脉冲）在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。

　　2、感应雷的防护

　　（1）电源防雷

　　根据楼房建设的要求，配电系统电源防雷应采用一体化防护，选择合理的雷电涌保护装置。

　　（2）信号系统防雷

　　与电源防雷一样，通讯网络的防雷主要采用通讯避雷器防雷。目前，计算机远程联网常采用的方式有电话线、专线、X.25、DDN和帧中继等，通讯网络设备主要为MODEM、DTU、路由器和远程中断控制器等。通常根据通讯线路的类型、通讯频带、线路电平等选择通讯避雷器，将通讯电涌保护装置串联在通讯线路上。

　　（3）等电位联接

　　等电位联接就是把所有导体相互作良好的导电性连接，并与接地系统连通。其中非带电导体直接用导线连接，带电导体通过避雷器连接。其本质是由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线、等电位连接器（即避雷器、地线隔离器）和所有导体组成一个电位补偿系统。其作用，一是为雷电流提供低阻抗的连续通道，使其迅速导入大地泄放。二是使系统各部分不产生足以致损的电位差。即在瞬态现象存在的极短时间里，通过这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内的所有导电部件之间建立起五个等电位区域。这个区域相对于外界可能存在着数十千伏的电位差。重要的是在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不能存在显著的电位差，从而达到保护设备和人身安全的目的。

　　（4）分流

　　分流是将雷电流能量向大地泄放过程中应符合层次性原则。层次性就是按照所划分的防雷保护区对雷电能量分级泻放。尽可能多、尽可能将多余能量在引入信息系统之前泄放入地。（A、前级评估模式用于评估LPZ0B区与LPZ1区交界处的雷电流分配情况。该级的雷电流用10/350波形表示。B、后续评估模式用于评估LPZ1区以后各级保护区交界处的雷电流分配情况。由于用户侧绝缘阻抗远大于避雷器放电支路处外线路的阻抗，进入后续防雷区的雷电流将减少。该区域的雷电流用8/20µs波形表示。）

　　（5）金属屏蔽及重复接地

　　在做好以上措施基础上，还应采用有效屏蔽，重复接地等办法，避免架空导线直接进入建筑物楼内和机房设备，尽可能埋地缆进入，并用金属导管屏蔽，屏蔽金属管在进入建筑物或机房前重复接地，最大限度衰减从各种导线上引入雷电高电压。

　　（三）雷电侵入波

　　雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108m／s。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。属于雷电侵人波造成的雷电事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70%。

　　为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内，低压线路最好采用地下电缆供电，并将电缆的金属外皮接地。采用架空线供电时，在进户外装设一组低压阀型避雷器或2～3mm的保护间隙，并与绝缘子铁脚一起接地。接地装置可以与电气设备的接地装置并用。接地电阻不得大于5～30Ω。阀型避雷器装在被保护物的引人端。其上端接在线路上，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态,不影响系统的运行，当因雷击，有高压冲击波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波，这时进人被保护物的电压仅雷电流通过避雷器及其引线和接地装置产生的残压。雷电流通过以后避雷器间隙又恢复绝缘状态，以便系统正常运行。

　　（四）球形雷

　　在雷电频繁的雷雨季节，偶然会发现殷红色、灰红色、紫色、蓝色的“火球”，直径一般十到几十厘米，甚至超过1米；有时从天而降，然后又在空中或沿地面水平移动，有时平移有时滚动，通过烟囱、开着的门窗和其他缝隙进入室内，或无声地消失，或发出丝丝的声音，或发生剧烈的爆炸，因而人们习惯称之为“球形雷”。较为罕见。

　　防避球形雷最好在雷雨天不要打开门窗，并在烟囱、通风管道等空气流动处装上网眼不大于4平方厘米，粗约2~2.5mm的金属保护网，然后作良好接地。

　　在国际建筑物防雷标准（IEC/TC－81）和我国的《建筑物防雷设计规范》中，均没有对球雷的防护作出规定。防护球雷并不困难，就防护球雷措施而言，最好是笼式避雷网，如果达不到笼式避雷网条件，就在建筑物的门窗上安装金属纱网并接地；堵好建筑物墙面上不必要的孔洞；烟囱与出气管上口均要加装铁丝网并接地；储存或损伤易燃易爆物体的仓库和厂房的烟囱和放气管应加装阻火器并接地。对高大树木下的重要建筑物尤其要采取防护球雷的措施。

　　三、建筑物防雷的整体性

　　建筑物防雷的整体性体现在对建筑物防雷设计和安装时，要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑。建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划，同时还不能违反小区规划的要求例如：所安装的避雷针杆塔是否影响小区的美观，所用的避雷针、避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装置所保护等等。对接地装置也要综合统一考虑，例如，相距较近的建筑物能否共用接地体，地下管网能否用接地体的一部分，以及能否在一个大院或小区内为将来综合共用接地创造等电位连接的条件等等。

　　所以说建筑物的防雷设计和安装应将外部防雷装置、内部防雷装置、建筑物外的环境及至全小区的防雷装置进行整体统一的考虑。这是现代防雷设计重要问题。