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    本文主要针对建筑物防雷,介绍外部防雷(防直击雷和防雷电反击)和内部防雷(防雷电感应、防雷电波侵入和防生命危险)中的防雷电反击问题,并结合工作实践,着重阐述防反击的措施,保护人员、设备安全。 关键词高层建筑雷电反击措施 引言 随着社会经济发展,人民生活水平的不断提高,办公、居家环境是越来越好、功能越来越完善。为了充分利用土地资源,分摊建设成本,高层和智能建筑不断增多,计算机等电子信息系统设备(通讯、办公)、家用电气的普遍使用,每年因雷击损坏设备造成生产、生活问题也日益突出。本文主要针对如何采取有效措施消除因地电位反击、引下线、接地线过长等造成过电压反击问题谈几点做法。 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)规定第一类建筑物防直击雷首先应采用独立避雷针或架空避雷线(网),由于太高或其它原因不能装设独立避雷针或架空避雷线(网),允许采用附设于建筑物上的防雷装置进行保护,在实际工作中这种情况所遇甚少,大量是第二类、第三类建筑物,均采用附设于建筑物上的防雷装置进行保护。防雷普遍做法是屋面采用避雷网做接闪器,局部设备加装避雷针,利用结构柱主筋做引下线,内部设备做等电位连接,超出滚球半径高度的设均压环,共用基础钢筋网自然接地装置。 从基本计算公式中可知,对于第一、二、三类建筑物雷电流副值I分别取200KA、150KA/100KA时,接地装置在泄放雷电流时,接地装置的电位主要取决于接地电阻,这时hx近似于0,接地电阻越小,地电位越低;在高层建筑物的接地电阻足够小时(一般设计均要求不大于1Ω),接闪器、引下线、等电位连接线上的电位主要取决于设备、线路至等电位连接点或接地点的长度,线路越短,电位越低,反之越高,因反击损坏设备的可能性越大。 具体的防雷电反击措施如下 《建筑物防雷设计规范》已明确,防雷电反击首先是“躲”,即与防雷装置保持一定的间距,在无法与防雷装置达到安全距离情况下等电位连接,这里“均压”也不能忽视,等电位连接虽然可使一定范围内设备电位相等,但处在不同位置(如不同楼层间)各等电位网络之间却不一定处在同一电位上,可能存在电位差,此电位差可通过相互联系的管线损毁设备或成为干扰源。 1.接闪器网格尺寸越小,反击危险越小 屋面通常布置有中央空调机组、消控设施、收发天线、太阳能、景观灯等大量电气设备和亮化设施,各设施之间如果等电位连接不合理,某个设备受到直击雷或雷电感应瞬间的电位难以达到一致,则不可避免地出现因雷电反击而损毁设备。因此屋面除按《建筑物防雷设计规范》第一、二、三类建筑物规定的网格尺寸布置接闪器防直击雷外,还应考虑屋面各设备间电位均匀分布,消除雷电反击现象,较大的设备(空调机、天线、太阳能等)或较长金属管道(水管、桥架等)需要对称两点或多点就近最短距离与避雷网连接,在设备安装位置纵横向增设避雷带构成较小的避雷网格,使各设备之间、设备与避雷网之间均有连接,从而消除电位差减小反击危险。 2.引下线数量较多且间距越小,反击危险越小 在接闪器接受直击雷时,雷电流通过引下线泄放入地。从分流系数kc可知,在接闪器成闭合环或网状时,多根引下线的分流系数kc=0.44,即接闪点引下线仅通过全部雷电流的44%,56%的雷电流通过其它引下线泄放,引下线上的电压也就降至U=0.44IR,反击危险也相应减小。因此,仅管规范允许使用一根引下线的情况,为保证建筑物内的人员和设备安全,也需布置两根或多根引下线。配合避雷网引下线间距越小,对雷电感应的屏蔽效果越好,局部区域电位分布越均匀,引下线上电压降越小,反击危险也减小。 在实践工作中发现许多设计施工者片面考虑引下线间距标准,在建筑内部布置许多引下线,根据“趋肤效应”、“电磁感应”原理,趋肤效应使雷电流从四周的引下线导走,内部引下线的雷电流趋于小值;电磁感应在各层楼板内钢筋网中产生感生电流,同样使引下线中的雷电流趋于小值。因此通过内部引下线泄放的雷电流是很少部分,却能把危险的高电位引入建筑内,达不到增加引下线减小电压降的效果,《建筑物防雷设计规范》已明确引下线布置“应沿建筑物四周均匀或对称布置,……”综上分析此举不可取。 3.引下线越短,反击危险越小 引下线的布置应符合短而直的基本要求。对于较高建筑物,引下线很长,雷电流的电感压降将达到很大的数值,从基本计算公式中可知,建筑物越高引下线越长,L值越大,电压U值也越大,对建筑内的人员、设备存在反击危险也越大。如何解决因建筑物增高,引下线过长的问题呢?设置若干均压环,第一类建筑每12m、第二类、第三类建筑每20m设一均压环,将各条引下线与不同高度的均连接起来,同时将建筑物内金属物体、接地干线就近接到各均压环上,以减小各设备与引下线之间的电位差和环路感应电压,避免发生反击危险。 在检查中发现,许多施工者为了利用结构柱钢筋作引下线,不管在什么部位,遇到无柱时就利用附近柱继续引上,增加了引下线长度和弯曲度,同时也阻碍雷电流快速泄放入地。另外建筑内金属物体通过若干很长的接地干线连接,仅在基础位置一点接地,与引下线构成的环路感应面积大,不同高度物体的电位不尽相同,存在较大的危险电压差,在实践工作中应避免以上做法。 4.共用接地装置,减小地电位反击 由于防雷装置直接装在建筑物上,要保持防雷装置与各种金属物体之间的距离已成为不可能。只能将屋内各种金属物体及进出建筑物的各种金属管线,进行严格的接地,共用防雷接地装置,并进行多处连接,使防雷装置和邻近的金属物休电位相等或降低其间的电位差,以防反击危险。 5.接地电阻越小,反击危险越小 雷闪直接击于建筑物的防雷装置时,共用接地装置的电位将升高,可能击穿低压装置或用电设备的绝缘,损坏设备或伤及人员。从基本计算公式可知,接地装置的电压U取决IR项,接地电阻R值越小,电压U值越小,为了降低雷电流流散入地时产生危险的过电压,防止地电位反击危险,要求较低的接地电阻值。 但是,不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大。因此,只要采取严格的各种金属物体与防雷装置之间的连接和均压措施,则不会出现危险的电压差。为了使地电位分布均匀,接地装置应设置成环形,并构成较小的网格状。 结语 要消除雷击高层建筑物时的高电位反击危险,最主要的措施就是尽可能的降低接地装置的接地电阻、均压(不能机械地按规范从30m、45m、60m开始设均压环,可按公式U=I·Ri+L0·hx·di/dt确定均压环间距)、等电位、合适的接闪器网格和引下线布置。 参考文献 《建筑物防雷设计规范》(2000年版).GB50057-94.

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