（东莞市气象公共安全技术支持中心）
摘要：近年来，国民经济得到了快速发展，人民物质生活水平也不断提升，为满足人民的生活质量要求，高层建筑内安装了大量的电气机械设备，为居民的生活带来了极大的便利，但同时也增加了建筑物遭受雷击的可能性，为楼内居民与电气设备的安全造成威胁。下文以高层建筑防雷设计的准备工作，以及雷击对高层建筑造成的危害为基础，对高层建筑电气设计中防雷技术进行探究。
关键词：高层建筑；电气设计；防雷技术
一、雷击的危害
雷击在本质上是带有不同电荷的云之间或者是和大地之间发生的剧烈的放电现象。对于建筑物来说，云层和大地之间发生的放电往往对其产生重大的危害，建筑物防雷设计的主要目的就是避免雷击对建筑物以及其内部的人员和电气设备的危害。只有了解雷击会对建筑物造成什么样的危害，才能够有针对性地进行相应的预防工作。
（一）直击雷
带电的云层和地面上的建筑发生直接的放电，产生瞬间很强的电流，因此具有十分严重的破坏性。如果建筑物没有做好相应的防雷设计工作，那么一旦出现直击雷，那么建筑物的人员以及电气设备就会受到极大的损坏，甚至造成建筑被彻底的摧毁或者引起火灾。
（二）雷电波侵入
雷电对通往建筑物内部的天线、电缆等发生放电，会产生很强的瞬时电流，电流沿着各种线路侵入到建筑内部，对线路上连接的电气设备造成重大的损坏，甚至引发火灾。
（三）感应过电压
雷电引起裸露的金属管道以及线缆产生感应电压。当建筑物遭受雷击的时候，强大的电流顺着避雷设施流入地下，会在建筑物附近产生强大的感应磁场，对电子设备造成严重的影响，导致数据丢失，甚至是系统损坏。
（四）地电位反击
雷电直接击中带有避雷设备的建筑物时，接地网的地电位会在瞬间提高数十万伏，雷电的高度破坏性将通过各种装置的接地部分对其造成破坏。
二、高层建筑防雷设计要求
（1）防雷电波侵入。对于固定在建筑的航空障碍信号灯、节日彩灯等用电设备的线路应当安置相应的防雷电波侵入装置；对于进出建筑的电缆金属外皮及金属管道要将其与防雷接地装置进行焊接，以避免雷电波的侵入。
（2）防雷电感应。对于建筑内竖直安置的金属管道及水平安置的金属物和金属管道应当在每隔2~3层和底部位置分别与防雷接地装置进行焊接；建筑外墙的金属构件及金属门窗等要通过环方式连接，以避免侧击雷；对于建筑顶部的凸出物及金属物要焊接到避雷带上；在建筑每隔2~3层的建筑外廊的结构圈梁应当设置均压环，且应当焊接到防雷引下线的位置。
（3）防直击雷。对于金属屋面建筑工程，可采用屋面及屋面钢结构制作防雷接闪器；应当在屋面上设置避雷网，且避雷网由在10*10m以下的网格构成，并在网格位置安置保温层；应当在建筑屋脊、屋檐、屋角、檐角等位置安置避雷网或避雷带。
（4）在防雷方案设计前应当仔细了解建筑周围的外部环境、地理位置、气候条件、建筑结构等，并对将建筑的高度、建筑面积、用途及层数状况进行记录；综合各种因素按照建筑防雷设计规范标准设计防雷等级；对于无信息系统的建筑需要做好防雷击电磁脉冲措施，若建筑缺乏相应的防直击雷设备可根据三类防雷建筑规程采取防直击雷措施；在需要满足屏蔽要求时可采用避雷网制作防直击雷接闪器；在确定设计方案前要重复进行验证分析，方案完成后避免随意进行改动。
三、高层建筑电气设计的防雷具体措施
1、外部防雷
（1）接闪杆。接闪杆通常安置在高层建筑屋顶，且宜采用热镀锌钢管或圆钢进行制作，在接闪端应当制成弯曲半径在4.8~12.6mm的半球形状；由于屋顶受到太阳辐射、风力、雨雪及自然界空气的影响，接闪杆也需要考虑接闪电流形成的电磁力、雷击能量、冰雪、风力等条件下的荷载状况，因此，在制作时应尽可能选用耐腐、强度高、耐氧化的高性能材料，且确保构件安装后牢固稳定，以尽可能降低装置能量消耗；要定期全面检测装置性能状况及工作条件，保证其在正常寿命内能够最佳发挥作用。
（2）接闪网与接闪带。对于斜屋面的高层住宅，在屋角、檐角、屋檐等外围位置安装的接闪器不宜采用暗敷方式进行布置，且高层建筑中也不能采用屋顶混凝土内部的钢筋制作接闪器；通常在建筑的檐角、屋脊、屋角、屋檐等容易遭受雷击的部位安置接闪网与接闪带；在采用暗敷时，应当恰当控制埋设深度，通常坐在天面水平层以下30~50mm的位置，最好安置在保温层的下部和防水层的上部，埋设过深则容易影响接闪效果；为做好高层建筑屋顶防直击雷措施，应当将接闪带布置在屋檐边的垂直面或屋顶周围的外墙外表面等位置，将接闪网安置在屋顶的中部位置，且在通过伸缩缝时应当做好补偿连接；应当根据防雷等级要求恰当设置接闪网的网格尺寸。
（3）接地装置。接地装置的功能是保证雷电流能够顺利通过流散进入到大地中，其主要技术要求有：垂直接地极桩的利用间距要保持在1:2以上，如对于2m的桩，其利用间距通常为4m，水平接地极通常利用地梁底部的二主筋连接制成闭合环路，且应当在各个建筑设置多于2个的测试卡；当把建筑基础钢筋用作自然接地体时，应当恰当评定钢筋利用率、桩利用率及接地网能否形成环形接地体；对于建筑外部的引下线应在距离地面0.8~1m的位置安置外引连接线，用作连接人工接地体和协助散流，且在设计时应当合理确定其安全距离及安置形式。
（4）引下线。引下线的下端要连接到接地装置，上端要连接到接闪器，以此将接闪器收取的雷电流引入到接地装置中。其主要技术要求有：对于框架结构建筑通常应将钢筋混凝土柱内的两根直径16mm以上的主筋焊接或将4根直径在10mm以上的钢筋进行焊接形成引下线，；对于非框架结构建筑其应当在建筑角位置设置引下线；引下线的布局应当合理，要充分考虑引下线的设置位置、条数、间隔距离及拐角处是否要设置等问题；要检查基础接地平面图与屋面防雷平面图中的引下线数量是否一致，检查是否存在漏标漏设问题、周围位置是否一致等。
2、内部防雷
内部防雷主要用于防止接触电压、反击、跨步电压形成的二次雷害和降低建筑内部的电磁效应及雷电流。其主要技术措施有：
（1）屏蔽。屏蔽主要是对建筑内的各项精密仪器、微电子设备、电子计算机、通信设备等进行防护。由于这些电子设备容易遭受雷电波的电磁辐射，且在防雷装置进行接闪时易受电磁和其他电磁波的干扰，所以，应当尽量依据梁、窗、柱及钢筋混凝土的地板、墙面、顶板等部位设计形成六面体的网笼，从而减少各类电磁脉冲的干扰。
（2）分流。利用引下线将接闪器收取的雷电流分散到大地中，引下线的数量范围将直接影响到分流效果，引下线的数量足够多，单根引下线接收的雷电流才能比较小，感应范围也会越小；按照雷击电磁脉冲防护标准和电子信息系统防雷技术规范等规程，对于进入建筑的不同信号线路、天馈线路及电源线路及终端设备等，应当分别在防雷界面安装信号类、天馈类和电源类电涌保护器，并将保护器连接到规定的接地体上；若建筑在30m以上，应当自30m位置开始在每隔6m的范围内将水平避雷带安置在建筑物周围，且避雷带要与引下线相连接以降低引下线的电感和反击电压。
（3）均衡电位。要检查建筑内的各类金属管道、通信缆线、建筑用电设备、电源线路等是否做好等电位处理；对于计算机房、电梯房、卫生间等弱点机房位置应当设置等电位连接端子板；通常在建筑地下层或一层电源总配电箱附近应当安置总等电位连接箱；对于穿过不同保护区界面的金属设备都要做到等电位连接处理，且要进行多点接地。
（4）电涌保护器。要根据技术参数、型号、安装位置、数量等设计标准对电涌保护器进行安装；在建筑内通常需要安装电涌保护器的位置有消防控制中心、计算机信息系统、监控中心等弱电系统的配电箱位置，有线电视的配线设备出、总电源的进线处，各类广告灯箱、节日彩灯、航空障碍灯等用电设备的室内配电箱处，卫星天线馈线电缆两端等。
另外对于弱电线路应当采用金属管、线槽或桥架进行布线，对于线槽间的连接板、非镀锌电缆桥架、螺纹连接金属导管接头等要进行两端接地或采用金属线跨接地方式；建筑应整体采用联合接地方式，强电接地与弱电接地的间隔距离应当在3m以上，防雷接地与弱电接地的间隔距离应当不小于10m。
结束语
现代建筑物必须考虑的一个因素就是防雷，再加上在建筑物中电气设备的应用广泛，更加大了其受到雷击的概率。所以，加强对现代建筑电气设计中防雷技术的研究已经迫在眉睫，我们的电气设计人员只有充分考虑建筑物所处雷电环境，严格按照规范要求，紧密结合工程实际，详尽分析、精确计算，科学考虑规范没有细化到位的地方，特殊问题要用特殊措施来解决，这样才能有效地确保设备、人员和建筑物的防雷安全。
参考文献
[1]李毅.浅谈对建筑电气施工技术的探讨与研究[J].科技资讯，2016.
[2]孙源.高层建筑电气设计中防雷技术[J].江西建材，2015.
[3]王海鹏，郑成俊.高层建筑电气设计中的防雷技术探索[J].民营科技，2014.
[4]毛灏耘.现代建筑电气设计中防雷技术研究[J].科技资讯，2013.
[5]李永攀，李韦华，郑丽萍.浅谈高层建筑电气设计中的防雷技术[J].产业与科技论坛，2015.