建筑综合防雷设计

建筑综合防雷设计内容摘要：

迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害 —— 火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。 雷 电波侵入 雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。 线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。 因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。 感应过电压 雷击在设备设或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。 闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针）、 引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。 地电位反击 如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。 高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害电子设备。 同时，在未实行等电位连接的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花 放电的危险。 第 7页 如图 31 当 10KA 的雷电流通过下导体入地时，假设接电阻为 10欧姆 ,根据欧姆定律 ,可知在入地点 A 处电压为 100KV。 因 A 点与 C点、 D点相连，所以这几点电压都为 100KV。 而 E点接地，其电压值为 0，设备的 D 点与 E 点间有 100KV 的电压差，足以将设备损坏。 图 31 以上四方面中雷电对建筑物的危害主要以后雷电波侵入、感应过电压与地电位反击三者居多，这三者统称为雷电电磁脉冲。 据有关统计资料，直击雷的损坏仅占 15%，而雷电电磁脉冲的损坏占 85%。 因此，现代建筑的防雷设计已不同以往，对雷电电磁脉冲的防护必须要加以重视。 第 8 页 第 4 章 综合防雷系统设计 综合防雷设计的六大要素 防雷设计是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击危害的因素进行综合防护，才能将雷害减少到最低限度。 这种综合防护主要包括接闪、分流、均压、屏蔽、接地、合理布线，统称为综合防雷六大要素。 接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。 分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、数据线、电话线或天馈线等信号线）与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器 SPD，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处 分流入地了。 雷电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电子设备来说是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流（即不少于三级防雷保护）。 指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位，即等电位。 若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体，建筑物内当然就不会产生不同的电位，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压，对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。 钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件 ，因为其内部结构钢筋的大部分都是自然而然地焊接或绑扎在一起的。 第 9 页 为满足防雷装置的要求，应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起，同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起，这就使整个建筑物成为良好的等电位体。 屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。 建筑物内的这些设施，不仅在防雷装置接闪时会受到电磁干扰，而且由于它们本身灵敏性高且耐压水平低，有时附近打雷或接闪时，也会受到雷电波的电磁辐射的影响，甚至在 其他建筑物接闪时，还会受到从该处传来的电磁波的影响。 因此，我们应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋，即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋，使其构成一个网笼，从而实现屏蔽。 由于结构构造的不同，墙内和楼板内的钢筋有疏有密，钢筋密度不够时，设计人员应按各种设备的不同需要增加网格的密度。 良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解，而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。 此外，建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。 接地就是让已经流入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量 集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。 过去的一些旧规范要求电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流干扰设备的正常工作。 但现在，防雷工程设计已不提倡单独接地，而是更多的与防雷接地系统共用接地装置，但接地电阻要由原来的小于 4Ω减少到 1Ω。 我国的现用的规范规定，如果电子设备接地装置采用专用的接地系统，则其与防雷接地系统的地中距离要大于 20m。 防雷接地是防雷系统中最基础的环节，也是防雷安装验收规范中最基本的安全要求。 接地不好，所有防雷措 施的防雷效果都不能发挥出来。 指如何布线才能获得最好的综合效果。 现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线，在防雷设计中，必须考虑防雷系统与这些管线 第 10 页 的关系。 为了保证在防雷装置接闪时这些管线不受影响，首先，应该将这些电线穿于金属管内，以实现可靠的屏蔽；其次，应该把这些线路的主干线的垂直部分设置在建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下线的柱筋，以尽量缩小被感应的范围。 除考虑布线的部位和屏蔽外，还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。 因此，设计室内各种管线时，必 须与防雷系统统一考虑。 综合防雷设计分类 传统的防雷方法主要就是直击雷的防护，其技术措施可分为接闪器、引下线、接地体等。 其中接闪器可以根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度等，决定是否采用避雷针、避雷带、避雷网或其联合接闪方式。 但随着微电子技术高度发展及广泛应用，传统的防雷设计方法已难以满足现代建筑防雷的需要。 根据以上综合防雷六要素可以把现代防雷保护分为外部防雷保护 (建筑物或设施的直击雷防护 )和内部防雷保护 (雷电电磁脉冲的防护 )两部份，外部防雷系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身 安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及地电位反击电压侵入设备造成的毁坏，这是外部防雷系统无法保证的。 外部防雷系统及其设计 外部防雷主要是指防止建筑物或设施（室外独立电子设备）免遭直击雷的危害，其技术措施有接闪器、引下线、接地体等几种。 接闪器是避雷针、避雷带、避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件等的总称。 功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置向大地中泄放，以保护建筑物免受雷害。 现在常用的接闪器有避雷针、避雷带、避雷网等几种。 避雷针是靠把 雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击的一种金属装置。 避雷针的工作原理：。