中级工程师论文：高层建(构)筑物雷电综合防护的分析

1、中级工程师论文：高层建（构）筑物雷电综合防护的分析摘 要： 高层建 （构 ）筑物的雷电防护考虑因素诸多，涉及内容面广，作者根据 建筑物的防雷设计规范 、民用建筑电气设计规范 、建筑物电 子信息系统防雷技术规范等与高层建筑有关的防雷规范内容，针 对防雷工作中遇到的一些问题，发表自己的意见，供同行参考。关键词： 高层建（构）筑物 ;雷电 ;综合防护分析1 高层建（构）筑物的特点高层建（构）筑物通常是指5 0米以上的民用建筑，或地处旷野、建筑群 边缘、高度在2 0米以上的建筑物。这些建筑物有以下两个特点：高度高，容 易遭受直接雷击，特别是当其高度超过10 0米时，预计遭受的雷击次数与它 的高度成正比

2、；高层建 （构 ）筑物是人员密集的场所，建（构）筑物内配置的设备 复杂，特别是广泛采用以电子计算机为核心的电子设备，这些设备元器件密集 度高，耐高电压、电磁脉冲干扰的能力差，一旦遭受损坏，不仅造成的直接经 济损失大，而且由此产生的社会影响也大。高层建筑的防雷，不仅要做好直击 雷的防护，还要做好雷电波的侵入、地电位反击等方面全方位的雷电防护。随 着国民经济的高速发展，城市中高层建（构）筑物拔地而起，搞好高层建（构） 筑物的防雷，把雷电造成的损失减少到最低限度，显得更加重要。1 .2 高层建（构）筑物防雷等级的划分“安全可靠， 技术先进， 经济合理”这是防雷设计的基本原则。 高层建（构） 筑物的防

3、雷涉及面广，要搞好这一工作，首先是科学地对建筑物进行防雷等级的划分。高层建（构）筑物的防雷主要依据以下三个防雷规范：建筑物防雷设计规范GB5005 7 94 （20 00年版），民用建筑电气设计规范JGJ/T16 92及建筑物电子信息系统防雷技术规范GB 5 0 3 4 3 2 0 0 4，这三个规范根据建筑物的使用性质，遭受雷击后产生的后果，以 及遭受雷击的可能次数（对建筑物进行雷击风险评估）来确定雷电的防护等级， 从而确定采取相应的防雷措施。其中建筑物防雷设计规范将各种建筑物划 分为一、二、三类防雷等级，从我国的国情出发，提出相应的防雷措施，由于 它涉及面广（包括易燃易爆场所），而且又以国

4、标的形式发布，是我国各行各业 必须遵守的一个基本的防雷规范。民用建筑电气设计规范根据民用建筑的特 点，特别是高层建（构）筑物的特点，对包括防雷在内的电气设计作了明确的 规定，为区别前一个规范，把民用建筑的防雷等级划分为三级，其中10 0米 以上的建筑物为一级，50米上的为二级，其它的为三级。对前一个规范中的 有关方面内容，特别是对直击雷的防护作了明确的补充规定。这两个规范都是 在十多年前制定的，在2 0 0 0年对GB50057 94规范作了补充修改， 增加了 “防雷击电磁脉冲”的内容，使这个规范较为系统、全面、更适合于当 前的需要。但是，根据目前科技发展的情况，特别是以电子计算机为核心的电

5、子信息系统的广泛应用，这个规范也已经不能完全承担对这些设备的安全保护 了。建筑物电子信息系统防雷技术规范对它作了进一步的补充，特别是对内 部防雷系统进行了补充和完善。增加了对电源、信号传输线路过电压电磁脉冲 的防护等内容。在等级划分中除了按信息系统的重要性和使用性质来确定雷电 防护等级外，还重点提出按建筑物电子信息系统所处的环境，包括电子信息系 统设备耐冲击过电压的能力进行了综合评估，确定其防护等级。这个规范也是 以国标的形式发布，为区别前面的规范防护等级，它将防护等级分为A、E、 C、D四个级别。这个规范在直击雷的防护方面主要执行GB50057-9 4的规范，对于三类防护等级以外的建筑物，按

6、三类要求进行防护，在其它方 面按本规范中确定的等级采取相应的措施。高层建（构）筑物中普遍采用的设 备，包括通信、网络、监控、安全防范、消防报警、控制等均属于电子信息系 统范畴，因此，高层建（构）筑物的防雷，应依据上述三个规范的内容进行综 合考虑。2. 直击雷的防护 这里的直击雷包括直击雷和侧击雷两种形式。2.1 直击雷的防护高层建（构）筑物直击雷的防护主要采用避雷带（网）作为接闪器，即在 建筑物顶部四周易遭受雷击的部位按防护等级安装相应尺寸的避雷带（网） 由于建筑物上往往还有一些非金属设施，如各种用电器、空调散热器、冷却塔 等突出屋面的物体，不在上述接闪器的保护范围之内，需要采用避雷针来进行

7、保护。采用避雷针时，一般与避雷带联合使用。在计算避雷针的高度时，由于 屋面的范围有限，因此不能简单地把屋面作为滚球的支撑面，由于计算公式较 为繁杂，一般可以采用作图法来计算。高层建（构）筑物直击雷防护设置及滚球计算半径如表1所示。建（构）筑物的防雷设计规范中规定的直击雷防护设置及滚球计算半径如 表2所示。表1和表2中可见同一类别和级别的避雷带（网）尺寸、引下线间距、滚 球计算半径是有区别的，两者不能混淆2.2 .侧击雷的防护一、二级高层建（构）筑物的高度已经超过适用的滚球计算半径，容易遭 受来自侧面，甚至自上而下的雷电的袭击，因此，对一、二级防雷建筑物，侧 击雷的防护十分重要。由于高层建（构）

8、筑物基本上属钢筋混凝土结构，可以 充分利用柱子内的钢筋作为防雷引下线。按规范要求，每隔3层楼应将竖向的 金属管道、梁内的钢筋与柱子内作为引下线的钢筋作一次等电位连接。30米 以上的部分的钢构架、外墙金属门窗、金属栏杆等都要与柱子内的作为引下线 的钢筋作等电位连接。3 .地网与共同接地系统建（构）筑物内有多种接地线，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。每种接地线对接地电阻都有一定的要 求。为防止地电位反击，每个接地地网必须留有足够的安全距离，对于高层建 筑，由于很难找到能满足安全距离的多个地网的场地，因此，往往采用联合接 地的方式，即共用一个地网。地网的电阻

9、值按上述地网中最小的电阻值确定。 按规范要求，在钢筋混凝土结构的高层建筑中应充分利用建筑物基础形成的自 然接地体地网，当自然接地体的接地电阻达不到设计要求时，在建筑物四周再 增加环形人工辅助地网。在施工图中往往在地基基础四周留出一定长度的镀锌 扁钢，供连接辅助地网用。左1防雷等级避雷带（网）尺寸引下线间距滚球计算半径* 1 0 x 1 0 mC 1 S m2 0m二W 1 5 x 1 5 mW 2 0 m4 5m三W 2 (I x 2 0 mW 2 5 m6 0m表2防雷类别避雷带网）尺寸引下线间距滚球计算半径5 x 5 JT11 2 m3 0m二1 0 x 1 0 mW】8 m4 5m二2

10、0 x 2 0 m2 5 m6 0m4. 雷电波侵入防护措施雷击时周边空气产生的强烈的电磁场以波的形式沿着金属管道和金属线路侵入室内，因此要求进入高层建（构）筑物的金属管道就近与接地装置连接， 进入建筑物的电力，通信线路尽量利用屏蔽电缆或穿金属管道埋地进入室内。 电缆屏蔽层、金属管道两端作接地处理。对于建筑物室外的节日灯、航空障碍 灯、广告牌等设施的电源线路也应穿金属管道或使用屏蔽电缆，并作接地处理。 大型金属构件如电梯轨道等也应与接地线作等电位连接。5. 其它防雷措施大部分的高层建（构）筑电力系统采用高压线路直接引入，在室内进行变 压供电。楼内广泛采用多种电子设备，如：计算机网络系统、消防自动报警和 连动控制系统、安全防范系统、有线电视和广播系统、以程控交换机为核心的 通信系统、建筑设备的监控系统等，对这些设备的过电压防护采取以下措施：5.1 在变压器的高低压侧分别安装阀型电源避雷器，防止雷电波沿电 力线路侵入。5.2 电源线路的过电压保护根据建（构）筑物雷击风险评估和信息系统设备的重要性，确定雷电的防护等级。在低压供电线路上安装24级过电压电涌保护器（SPD）,电涌保护器的参数和安装要符合规范要求，电涌保护器间要尽量做到能量配合，当遭过 电压袭击时不出现“盲点” ，以便对设