现代建筑物综合防雷的科学方法

石门防雷器

电是大气中自然放电现象，雷电活动的强度通常是由年平均雷暴日来表示。从国家有关气象资料的统计数据得知，我市属于多雷区。所谓雷暴，就是当天空中带有大量电磁的雷云层之间，或云层向大地迅速放电，而产生强烈的闪光，并伴有巨大的雷击声音。云层之间的放电，主要对飞行器发生危害，云层对大地的放电，则对建筑物和人畜危害极大。现代防雷的技术原则是强调全方位防护，综合治理、多层设防，把防雷作为一个系统工程来设计。由于雷电的危害无孔不入，雷电的破坏作用主要由以下几种方面引起： （1）直击雷： 直击雷是雷电直接击在建筑物上。由于雷击时，雷电压高达几百万-几千万伏，雷电流高达几万到几十万安，强大的雷电流所经的物体上的水份受热汽化膨胀，而产生强大的热效应和机械效应，从而使建筑物遭受到破坏，同时可能会引起火灾。 （2）感应雷： 感应雷是指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压）其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成建筑物内的导线，接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。另一种情况是，在雷电闪击时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附近就形成了一个很强的感应电磁场，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。另处，当架空线遭受直击雷或产生感应雷，高电位便会沿着导线电源线以及信号侵入变电站或建筑物内，这种雷电波侵入也会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电，引起破坏作用。因此要使建筑物内部设备不受雷电损害的根本办法，就是使建筑物具有一套完善的防雷设施，为了实现其对不同雷害的防护目的，必须采用接闪、分流、屏蔽、均压、接地等技术措施，因此建筑物的防雷设施应包括接地体、引下线、避雷网格、避雷带、避雷针、均压环、等电位、避雷器共八个技术环节。有效利用建筑物架构相互焊接成网，做好笼式屏蔽和等电位处理。这种设计不仅经济实惠而且符合现代防雷的思路，为电气和电子设备防止雷电电磁脉冲（LEMP）破坏提供了基础条件，利用建筑物的基础桩、梁柱等结构钢筋，作为引下线和接地装置，具有经济、美观和利于雷电流散流以及不必维护和寿命长的优点。将建筑物的桩筋、地梁内的主筋和柱内的主筋焊接起来，并把地梁外圈梁中间（网格）钢筋焊接成一个闭合环路，组成一个完整的接地系统。这种接地系统与大地接触面广，接地电阻低，而且钢筋得到混凝土的保护，受侵蚀作用减少，接地电阻比较稳定。 现代雷电的综合防护，不但要解决建筑物的直击雷防护，还有对进入建筑物内的各种金属管道、电源线、信口线的LEMP防护，以确保建筑物内电器、电子设备等的安全。利用建筑物屋顶的避雷带、网和四周墙面内的柱钢筋作为引下线，以及梁钢筋相互焊接，把进入建筑物的水管、金属管道等金属构件作良好电气连接。这样，整座建筑物就形成了一个理想的“法拉第笼”屏蔽网。不但能使雷电流有良好的散流途径，均压分流、接地电阻小、而且整座建筑物形成统一的等电位系统，保持均压作用。利用地下建筑物基础接地体，由于接地体面积大，大大降低了接地电阻。利用柱筋作为引下线，由于引下线多，分流效果好，可大大减少了各引下线的电流值。因此，雷击时可以避免闪击放电或反击伤害。在高层的建筑物防雷中，考虑到雷电流的散流途径长。从接闪器到引下线到接地装置的电位梯度大，为了均衡电位，降低电位梯度，因此，对高层外圈梁的钢筋焊接成闭合回路，构成水平避雷带，可有效地防范侧击雷，但已使其大为削弱。随着信息技术的迅速发展，现代高科技电子设备广泛使用，由于其灵敏度高、耐压低，很容易受到雷电电磁脉冲感应。因此，建筑物尚应在低压侧装设低压避雷器及各种楼层设置相应的避雷器以及电器汇流排，以最短路径与电子设备的损坏，实践证明其安全效果相当显著。 所以，从事防雷设计、审核和防雷质量的工程技术人员必须加大政策法规宣传力度，遵章守法，按规范中建筑物防雷分类要求做好一切相应的防雷措施，重视各个环节的质量，最终使建筑物的防雷设施真正发挥出保护建筑物及建筑物内人和设备安全的作用。