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分析高层建筑物的雷电保护措施

2014-10-21高鹏

建筑工程技术与设计 2014年35期
关键词:防雷措施高层建筑

【摘要】 随着社会经济的发展,城市化进程的不断加快,高层建筑群体开始不断增多,在雷电防护方面需要进一步加强。文章根据雷电的成因及建筑物防雷特点,对雷电防护系统进行分析,从高层建筑物防直击雷和雷电波入侵两方面对防雷措施进行介绍,对提高高层建筑物防雷效果具有一定的参考意义。

【关键词】 高层建筑 防雷保护 防雷措施

引言:雷电灾害属于自然界中的一种放电现象,放电过程中产生的过电压电流会对建筑物和人体安全造成严重威胁。随着现代化进程的加快,电子电器化产品得到广泛应用,高层智能建筑物的不断涌起,大大增加了雷击发生的几率,我国每年因雷击破坏建筑物及室内设备的事故造成重大经济损失。因此,为了确保高层建筑物的安全,避免室内各种弱电子产品遭受雷击,保护人类生命财产的安全,必须做好高层建筑物的雷电防护工作。

1.雷电的成因及高层建筑物防雷特点

1.1雷电的种类形成原因

一般情况下,雷电的破坏形式有直击雷、雷电波和感应雷三种,其中直击雷是雷电直接作用在建筑物及接触设备面发生的机械和热效应,容易在建筑物的屋角、屋脊、女儿墙等部位发生雷击事故,并根据室内设备位置和数量等情况也可能发生侧击和绕击的雷电灾害;感应雷分为静电感应和电磁感应雷两种,在发生雷云时地面上的物体由于静电感应产生雷电极性相反的束缚电荷,雷云对地产生放电后,云中电荷形成自由电荷,产生感应高压电。过高电压与建筑物内部导线或不良的接地体装置之间发生火花,容易引起火灾和爆炸。另外,雷电闪击时,雷电流的变化率较大,在雷电流通道附近形成较强的感应电磁场,对室内电子设备造成干扰,且对周围金属物件产生感应电流,从而产生高热引发火灾。据统计雷电事故中80%的雷击由感应雷击引起,对建筑物造成较为严重的威胁;雷电波入侵是通过与建筑物内部连接的管道和线路进入室内,对室内计算机等其他设备及人身安全造成严重威胁。

1.2高层建筑物的防雷特点

高层建筑一般是指10层及10层以上的住宅建筑或其高度超过24m的公共建筑。这些高层建筑物结构由混凝土、砖石和筒体结构等组成,室内设施包括排水系统、电力系统和电梯等基础公共设施,具有高度高,易遭雷击等特点。特别是高度超过100m的建筑群体,遭受雷击的可能性与自身高度成正比。同时高层建筑也是人员住房密集的场所,各室内配置的设备多且复杂,尤其是现代化广泛应用的集成电路较高的元电子设备器件,这些设备遭受雷击的抗电磁干扰能力和耐冲击电压能力较差,一旦遭受雷击,不仅会造成住户的经济损失或人员伤亡,还会产生不良的社会影响。因此,要加强对高层建筑防雷的意识,综合建筑物多方面考虑防雷设计,做好直击雷、雷电波的侵入及雷电感应、地电位反击等方面雷电防护措施。随着城市建筑的不断增高,采取多层面防护措施相结合,最大限度减少雷电造成的人员财产损失,保护建筑物的安全性,达到高层建筑物综合防雷的目的。

2.雷电防护系统

雷电防护系统主要包括内部防雷、外部防雷及过滤防雷三种,用于减少雷电作用于建筑物及人体造成的危害,达到防雷保护建筑物整体安全的效果。其中外部防护由接地装置、接闪器和引下线组成,将雷电产生的过电压电流直接泄入地下,达到均压、引流和防护的目的。内部防护是由均压等电位连接及过电压保护系统组成,均衡建筑物内部系统电压,限制过电压增幅。过滤防雷是根据建筑物结构和室内设备安置情况进行合理布线、做接地及屏蔽的防雷设计方式,起到减少或阻止感应雷通过各通道入侵到室内造成灾害的可能,保护人身财产不受雷电的袭击。

3.高层建筑物防雷措施

3.1高层建筑物直击雷防护措施

高层建筑物直击雷防护包括侧击雷和直击雷两种防护形式。根据不同等级的防雷标准,对第一类建筑物的防直击雷采取独立避雷针或架空避雷线的方式,对二三类建筑物直击雷防护是在屋面采用避雷网做接闪器,局部加装避雷针,利用建筑物主筋做引下线,室内各30米以上部位的结构及其他金属门窗等设备之间做等电位连接,对超出滚球半径的保护高度采取均压环设计。接地系统较为常见的有防雷接地、交流工作接地、屏蔽接地、防静电接地、设备保护接地等多种。不同接地方式所要求的接地电阻不同,为防止地电位反击,每个接地网必须留有足够的安全距离。高层建筑,都很难满足安全距离多个地网的场地要求,因此,通常采用联合接地方式,公用地网。将高层建筑内地钢筋混凝土作为防雷装置中的接地体,与建筑物内的保护接地、工作接地极防雷接地连接起来形成共用接地网。一般高层建筑物都有做防水处理,会导致接地电阻的增大,需要对建筑物采取周边圈式接地法,达到均压,提高安全性的目的。如果建筑物体所处位置的土壤电阻率较高,共用接地电阻值达不到标准要求,可对区域内土壤采取降阻剂、深埋电极、延伸接地体等方式进行降阻。接地线与电器设备间的距离应尽量缩短,已达到较好的防护效果。

3.2高层建筑物雷电波防护措施

雷电波入侵灾害是雷电灾害中频率较高的一种,为了防御雷击时产生的电磁波沿室内进出的金属管道和线路侵入到室内造成设备受损等,要求对进出高层建筑室内的金属管道与防雷接地装置进行连接,进入室内的通信线路及建筑物室内外的广告牌等设施的电源线路尽量利用屏蔽电缆或穿金属管道埋地后再入室,同时对其做接地处理。比如电梯等大型装置需要与接地装置做等电位连接,并在线路端口安装浪涌保护器。

信号线路电浪涌保护器:信号线路分为通信和信号网络线路,要求具有电涌保护性能的一般参数和插入损耗Ae、数据传输速率Vs等特定参数,并根据不同的传送信号,分为双绞线SPD、电话线SPD等多种信号传输介质及接口。根据系统过电压、过电流可能产生的危险系数及SPD特性的分析,信號网络系统最多可安装两级防雷保护。电源系统电涌保护器:根据防雷器参数和安装规范要求,按照不同分级防护原则,高层建筑物电源系统总配电处应安装通流量较大的电源电涌保护器,楼层分电源处安装用户分电源电涌保护器,终端设备电源处安装串联式的电源电涌保护器,多层防护配合避免出现雷击盲点,切实保护建筑物内设备的安全可靠性能。

3.3其他防雷措施

目前我国高层建筑物的配电系统大多采用高压线路直接引入配电室,在室内进行变电供电。楼内有计算机网络系统、消防系统、广播系统及电梯系统和监控系统等,对这些设备前

的过电压防护采取在变压器的高低压侧分别安装电源防雷器,保护楼内各线路的安全性,防护雷入侵。

参考文献

[1] 浅谈城市高层建筑雷电的防护措施 2013-12

[2] 高层建筑物防雷措施探讨 安全管理网 2013-03

[3] 陈卓礼 对高层建筑物的防雷保护措施分析 防雷通信与电子

[4] 高层建筑的雷电防护措施 2012-204

作者简介:高鹏(1986年-),女,汉,甘肃省天水市人,本科学历,助教,从事教师工作。

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