高层建筑雷电危害及防护措施分析

■　黄治国

（湖北省宜昌市远安县气象局湖北宜昌444200）

高层建筑雷电危害及防护措施分析

■黄治国

（湖北省宜昌市远安县气象局湖北宜昌444200）

随着国民经济的快速发展，工程建设规模逐年扩大，城市中高层建筑逐年增多。建筑物越高，受雷击的可能性就越大。高层建筑物防雷就成为越来越重要的问题。为防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和电器产品的财产损失，并做到安全可靠、技术先进、经济合理的设计和施工，必须加强高层建筑防雷技术研究。本文首先介绍了雷电及其灾害形成过程，并对常见的几种雷电危害防护措施进行了探讨分析，旨在为今后防雷工作提供参考依据。

高层建筑防雷直接雷雷电波措施

我国2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。高层建筑结构的主要类型主要有框架、框剪、剪力墙、框筒、钢结构等。高层建筑物的主要损害来源于雷电造成的雷电感应及雷电波侵入，因此，不仅仅要保障电气设备、通信设备的安全，对高层建筑物内的人员，建立一个雷电安全的空间也很重要。

1　雷电介绍及雷击灾害形成

1.1雷电介绍

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。

1.2雷击灾害的形成

云内和云与云之间的放电，叫云间闪电或云闪，云与大地之间的放电，叫云地闪电或地闪。云闪因其不能到达地面，一般不会对人类活动造成影响，对人类活动造成影响的主要是地闪。地闪发生时，产生的雷电流从云中泄放到大地，在其泄放通道上造成的危害即雷击灾害。当雷电流从云中泄放到大地时，直接打在建筑物、构筑物及人畜身上，产生电效应、热效应和机械力，造成毁坏和伤亡，称之为“直击雷”；当雷电流从云中泄放到大地时，在其泄放通道周围产生电磁感应向外传播或直接通过导体传导，导致在影响范围内的金属部件、电子元件和电气装置，受到电磁脉冲的干扰而毁坏，称之为“雷击电磁脉冲”。

2　高层建筑雷电种类及防护措施

高层建筑物的雷电种类主要包括：直、侧击雷，感应雷和雷电侵入波。针对雷电的不同形式我们主要采用接闪、分流、屏蔽、均压、等电位、接地等技术措施。

2.1直接雷防护

直击雷是带电云层与建筑物、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。主要危害建筑物、建筑物内的电子设备和人。直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几万至几十万安培，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妙到几百微妙）就释放出来，此时瞬间功率是巨大的，破坏性很强。

直击雷的防护：防护直击雷主要依据国际电工委员会IEC1312-1～3《雷电电磁脉冲的防护》、《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、《电子计算机机房设计规范》、《电子设备雷击导则》《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》等。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，并通过做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。保护建筑物本身不受雷电损害，以及减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时对建筑物内部空间产生的各种影响。

2.2侧击雷防护措施

由于高层建筑一般比较高，雷电可能从高层建筑物侧部将建筑物击中，侧雷击的保护一般不需专设接闪器。先判断高层建筑是属于一级还是二级防雷建筑物，然后在30 m或45 m以上将各层（或每隔三层）圈梁内的周边主筋焊通，成为均压环，并与防雷引下线焊接，同时将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰等较大金属物与均压环连接，达到防侧击雷的目的。

2.3感应雷防护措施

防感应雷的设计就是对整个高层建筑进行总等电位联结。《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）第3.1.2条规定：“装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位联结”。在防雷中，所谓等电位是指需要防雷的空间内发生雷击时，所有各相关部分不存在电位差。当发生雷击时，整个高层建筑物成为一个统一的带电体，各部分电位差比不连接的时候要小得多，特别是各金属物与其附近的金属体之间的电位差近似为零，因此不会发生雷电反击和破坏建筑物的事故。

2.4雷电侵入波防护

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铠甲电缆供电，并将电缆的金属外皮接地；采用无铠甲电缆时，最好穿钢管进入室内，钢管两端应做好接地，利用圆管的集肤效应来衰减雷电波入侵是目前防雷的主要手段之一；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入端。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，这时进入被保护物的电压仅为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。

3　结语

高层建筑的防雷问题直接影响到建筑物的使用安全，威胁到人们的生命和财产安全，所以应当引起足够的重视，由于高层建筑的高度越来越高，建筑越来越多，其防雷设计也存在一定的问题和缺陷，有待业内人士和相关人员进一步的研究和探讨。

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S761.5[文献码]B

1000-405X（2016）-3-398-2