高层建筑电气设计中的防雷措施研究

　　民用建筑与现代工业中为了满足一定的生产生活需要，都需要安装很多不同功能的电气设备，如电话、电源插座、照明灯具、控制设备、各种工业与民用的动力装置、消防控制系统装置、智能系统等。但由于雷电产生的电磁脉冲引起的电磁效应和热效应、雷电高电压以及这些设备的耐过电压能力较低，导致这些电气设施的使用都会给设施和高层建筑造成损坏。所以，现代建筑电气设计中防雷技术的应用一定要加强，这已经成为现代建筑中一个非常重要的问题。
　　一、防雷设计前的准备工作
　　1.要对建筑物所处的地质结构、地理位置、气象条件和外部环境等有所了解，需要掌握建筑物的用途和高度、层数、建筑面积。
　　2.预先计算建筑物的年雷击次数，全面考虑建筑物的各个因素，依照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-942000版）的规定，针对建筑物的防雷类别进行分析、确定。一般对预先计算年雷击次数没有达到三类防雷的建筑物来讲，从以下两种情况来考虑。
　　（1）建筑物是不是公共场所，如医院和学校、电子商城、超市、大型的商场等，以上项目如果出现，必须要依照三类防雷建筑物来设计。
　　（2）建筑物内部有没有信息系统。考虑到屏蔽，预防直击雷接闪器应该采用避雷网。
　　二、感应雷产生的过电压、过电流的途径
　　感应雷是由雷击电磁脉冲感应而产生的，形成感应过电压的机率很高，对建筑物内的电气设备，尤其对低压电子设备威胁更大，所以说对建筑物内部设备的雷电保护的重点是防感应雷入侵。感应雷产生的过电压、过电流主要有以下三个途径。
　　1.由供电线路入侵；高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压0.38kV/0.22kV线路后传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或由于附近雷闪感应出过电压。
　　2.由建筑物内信息线路入侵，可分为三种情况：
　　（1）若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电气设备。
　　（2）当地面突出物遭受直击雷时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。
　　（3）雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电气设备，通过设备连线侵入通信线路。
　　3.地电位反击电压通过接地体入侵；雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若与有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击。
　　三、防雷设计时需要注意的问题
　　建筑物防雷设计是一个全方位、系统的工程，非常复杂，感应过电压和雷击过电压两者的影响不可能仅仅通过几种防雷方法和防雷设备就能完全解决，一定要结合实际情况，依据雷电的侵入途径，对可能产生雷击的因素进行考虑，将雷击电磁脉冲防护、感应雷防护和直击雷防护和综合在一起，将雷击危害降到最低。现代建筑电气防雷设计中应该注意的防护措施有接闪、分流、均衡电位、屏蔽、接地和合理布线。
　　防雷装置分为外部防雷装置和内部防雷装置两种。
　　1.外部防雷装置：由接闪器、引下线和接地装置三部分组成
　　（1）接闪器。是指在一定范围内的雷电只能依照人们设计好的通道释放到大地中去，而不能随便选择放电通道。
　　（2）引下线，上与接闪器连接，下与接地装置连接，作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。
　　（3）接地装置。所谓接地是指为了让被保护设施免受损害，避免出现电流能量集中在某一个部位的现象，让流入防雷系统的电流全部释放到大地中。通过良好的接地能够非常有效的释放能量，避免电压反击的发生。
　　2.内部防雷装置：包括分流、均压、屏蔽、合理布线和安装电涌保护器
　　（1）分流。分流技术是保护电子系统和电子设备的有效手段。所谓的分流是指在如电源线、电话线、天线等室外导体，和基地线和防雷装置间并联上一种避雷装置，这样雷电产生的电流就会分流入地了。
　　（2）均压。所谓均压是指将建筑物中的各个部位都分成相等的电位。如果各种金属线路和建筑物中的钢筋结构形成一个整体，那么建筑物中不会出现电位差，这样雷电就不能对人体及电气设备产生危害，因为建筑物内没有产生跨步电压。
　　（3）屏蔽。所谓屏蔽是指为了使建筑物内的自动控制系统、通信系统和电子设备免受到雷击的危害。因此，为了达到实现屏蔽的目的，建筑物设计时应尽可能选择钢筋作为建筑物的主要建材，这样会使建筑物形成一个等电位的网状结构，进而让雷击电流实现分流。
　　（4）合理布线。所谓合理布线是为了让防雷技术达到更有效的效果。现代建筑和照明、电话、电视等电器的管线联系紧密。首先，将这些管线放进金属管内，达到屏蔽的目的。其次，把管线主干线中的垂直部分放入建筑物的中心，达到缩小电磁波感应范围的目的。
　　（5）安装电涌保护器。电涌保护器（SPD）能够吸收危险的额外电压，防止大多数这样的电压进入您的敏感设备。
　　四、结语
　　现代建筑物必须考虑的一个因素就是防雷，再加上在建筑物中电气设备的应用广泛，更加大了其受到雷击的概率。所以，加强对现代建筑电气设计中防雷技术的研究已经迫在眉睫，我们的电气设计人员只有充分考虑建筑物所处雷电环境，严格按照规范要求，紧密结合工程实际，详尽分析、精确计算，科学考虑规范没有细化到位的地方，特殊问题要用特殊措施来解决，这样才能有效地确保设备、人员和建筑物的防雷安全。