時(shí)間：2023-03-22 17:43:17
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前言
在人類生存的環(huán)境中有許多自然災(zāi)害，如地震、暴雨、冰雹、水災(zāi)、旱災(zāi)、火災(zāi)、雷擊等等。對(duì)此，人們總是想方設(shè)法進(jìn)行防御，或減輕它們所造成的損失。雷擊就是嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。但就我國(guó)而言，過去防雷設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中所占的比重很小。電氣設(shè)計(jì)人員不重視，其他專業(yè)的設(shè)計(jì)人員更不重視，但雷擊所造成的損失卻無法輕視。如1989年山東黃島油庫(kù)遭受雷擊并引起大火，損失慘重。
就防雷歷史而言，我國(guó)建國(guó)初期大多是按照日本的45°～60°保護(hù)角確定避雷針的保護(hù)范圍，用三叉小針銅避雷針、銅引下線和1m×1m銅板作為接地裝置。50年代初期，引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)，采用拋物線或折線計(jì)算法，用鐵管或鍍鋅元鋼做避雷針，用鍍鋅元鋼做引下線，地下打入3～5m長(zhǎng)的鍍鋅鐵管或鋼材作接地極，以致現(xiàn)在的避雷帶和避雷網(wǎng)均采用鍍鋅鋼筋或扁鋼。
80年代以前，我國(guó)沒有建筑物防雷規(guī)范，建筑電氣設(shè)計(jì)人員只能憑自己的認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)避雷針。自1957年北京市兩大雷擊事故發(fā)生以后，我國(guó)大量的古建筑物和群眾集中的公共場(chǎng)所才開始安裝避雷裝置。1957年7月6日明十三陵長(zhǎng)陵棱恩殿遭受雷擊，劈掉西部吻獸，劈裂兩根直徑1.17m，高14.3m的大楠木柱子，死一人，傷三人；1957年7月8日中山公園內(nèi)的一棵大樹落雷，雷電流感應(yīng)至附近的配電線路，然后傳到中山公園音樂堂，燒毀了配電室、舞臺(tái)和觀眾廳大頂棚。為此，北京市領(lǐng)導(dǎo)召開了緊急會(huì)議，決定對(duì)北京市重要古建筑物和人員眾多的影劇院安裝避雷針并指定由筆者負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。此后，從天安門開始，到勞動(dòng)人民文化宮三大殿、景山萬春亭、北海公園白塔，以至鼓樓、天壇祈年殿、頤和園排云殿、智慧海、十三陵長(zhǎng)陵棱恩殿、明樓、戒臺(tái)寺等30多處古建筑物和中山公園音樂堂等重要影劇院都相繼安裝了避雷裝置。
1957年，筆者將過去積累的雷擊事故調(diào)查和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，寫出了“民用建筑物防雷保護(hù)”研究報(bào)告并且于1958年9月在建工部設(shè)計(jì)局于武漢召開的“全國(guó)電氣設(shè)計(jì)人員交流大會(huì)”上，作了報(bào)告，發(fā)表了防雷觀點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。報(bào)告中提出的雷擊規(guī)律、防雷標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)方式、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、屋頂板內(nèi)鋼筋作接閃裝置的理論以及詳細(xì)的設(shè)計(jì)實(shí)例和數(shù)十種做法大樣得到了與會(huì)代表的一致贊同，以后被廣泛采用。
1958年底，北京市建筑設(shè)計(jì)院研究室、中國(guó)科學(xué)院電工研究所和清華大學(xué)高壓教研室共同成立了“北京建筑物防雷研究小組”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保護(hù)》和1980年9月出版的《建筑物防雷設(shè)計(jì)》就是在筆者1957年研究報(bào)告和小組研究成果的基礎(chǔ)上寫出來的。書中突出的觀點(diǎn)是建筑物防雷設(shè)計(jì)的六項(xiàng)重要因素，即接閃功能、分流影響、屏蔽作用、均衡電位、接地效果和合理布線?，F(xiàn)在看來，國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都離不開這六要素，有的單位還把它們作為設(shè)計(jì)原則。籠式避雷網(wǎng)和等電位連接早在1958年就在人民大會(huì)堂的設(shè)計(jì)和工作實(shí)踐中采用了，而國(guó)際上戈?duì)柕拢℅.H.Golde）于1997年才在《雷電》一書（國(guó)際名著）中談到等電位連接的做法，所以我國(guó)的防雷研究和實(shí)踐并不落后。
筆者主審的我國(guó)第一部《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ57－83）于1983年11月7日公布。第二部《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057－94）（機(jī)械工業(yè)部設(shè)計(jì)研究院林維勇先生主筆）于1994年4月18日公布。該部規(guī)范吸收了許多國(guó)外先進(jìn)的東西，將接閃器保護(hù)范圍的計(jì)算方法改為滾球法并結(jié)合我國(guó)防雷設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)增加了許多新條款。這兩部規(guī)范對(duì)指導(dǎo)我國(guó)建筑物防雷設(shè)計(jì)起了很大的作用。
70年代以前，人們聽到的雷擊事故多是擊中建筑物或大樹，嚴(yán)重的造成了建筑物燒毀或人員傷亡。那時(shí)被雷擊的建筑物絕大多數(shù)是沒有安裝防雷裝置（避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)）。現(xiàn)在聽到的雷擊事故相對(duì)少了，其原因是，六層以上的多層建筑物和高層建筑物都安裝了防雷裝置。有時(shí)，接閃器接閃后，即使是微電子設(shè)備因雷電電磁脈沖感應(yīng)受損，局外人也不知道，本單位做些局部修理也就完事了。其實(shí)，現(xiàn)在的雷擊事故并不算少。雷擊建筑物對(duì)某一棟樓而言可能是百年不遇的事，但防雷裝置接閃則是較常見的，這也是正常的。
接閃裝置接閃后，建筑物引下線附近的設(shè)備會(huì)受到雷電流的感應(yīng)，這就是雷電電磁脈沖干擾。90年代以前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)的規(guī)范都沒有關(guān)于雷電電磁脈沖的規(guī)定。1992年國(guó)際電工委員會(huì)建筑物防雷專委會(huì)（IEC－TC/81）才開始討論這個(gè)問題。1995年2月，該機(jī)構(gòu)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《雷電電磁脈沖的防護(hù)》（IEC1312－1.2.3）。目前我國(guó)尚沒有類似的規(guī)定，這是近年來的問題。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)早已步入社會(huì)的各行各業(yè)。建筑物內(nèi)幾乎無不設(shè)有復(fù)雜程度不同的微電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，民用建筑也不例外。雷電電磁脈沖干擾日益成為頻發(fā)事故。面對(duì)這種挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人必須轉(zhuǎn)變觀念，把雷電電磁脈沖防護(hù)當(dāng)作防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這不只是電氣一個(gè)專業(yè)的事，因?yàn)樗婕暗诫娮釉O(shè)備的位置和管線的布置等問題。各個(gè)專業(yè)應(yīng)充分協(xié)商，從整體上解決防雷設(shè)計(jì)上的問題。否則，建筑物設(shè)計(jì)得再好，也無法正常使用。
研究建筑物防雷應(yīng)從雷擊事故調(diào)查入手，找出雷擊規(guī)律，然后，利用雷擊模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)所總結(jié)的規(guī)律和所提出的解決方案予以驗(yàn)證。研究人員應(yīng)根據(jù)科技的發(fā)展，不斷吸收新東西對(duì)滿足不斷變化的社會(huì)需要，如計(jì)算機(jī)的發(fā)展導(dǎo)致的對(duì)雷電電磁脈沖防擴(kuò)的需要。
下面將對(duì)防雷設(shè)計(jì)的基本原則、雷擊規(guī)律、近年來國(guó)際上提出的新概念以及隨著科技發(fā)展出現(xiàn)的新問題分別予以論述。
1．雷電電磁脈沖
雷電電磁脈沖（LightningElectromagneticPulse），簡(jiǎn)稱LEMP，是天空打雷時(shí)產(chǎn)生的作為干擾源的強(qiáng)大閃電流及其電磁場(chǎng)。它的感應(yīng)范圍很大，對(duì)建筑物、人身和各種電氣設(shè)備及管線都會(huì)有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖所產(chǎn)生的干擾。
建筑物內(nèi)的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況：
（1）天空中雷電波的電磁輻射對(duì)建筑物內(nèi)電力線路和電子設(shè)備的電磁干擾；
（2）建筑物的防雷裝置接閃時(shí)，強(qiáng)大的瞬間雷電流對(duì)建筑物內(nèi)電力線路和電子設(shè)備的干擾；
（3）由外部各種強(qiáng)、弱電架空線路或電纜線路傳來的電磁波對(duì)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的干擾。
現(xiàn)代電子技術(shù)日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發(fā)展。這些電子設(shè)備非常靈敏，但耐壓很低，一般電子設(shè)備都承受不了正負(fù)5伏的電壓波動(dòng)。以各種微機(jī)為例，當(dāng)雷電電磁脈沖的磁場(chǎng)強(qiáng)度超過0.07高斯時(shí)，就會(huì)引起微機(jī)的誤動(dòng)作，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度超過2.4高斯時(shí)，就會(huì)造成微機(jī)的永久性損壞。因此，我們必須對(duì)雷電電磁脈沖采取必要的防護(hù)措施，以便在先進(jìn)的建筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility）。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設(shè)計(jì)方案是籠式避雷網(wǎng)，它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結(jié)構(gòu)物遍及各處，不用很多鋼材就可很容易連接起來形成法拉第籠，從而建筑物內(nèi)的電子設(shè)備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好，不僅能防御空間電磁波的輻射，而且還可使建筑物內(nèi)部的分流和均壓達(dá)到最佳效果。這里要說明，屏蔽的做法應(yīng)根據(jù)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的要求決定。由于設(shè)備的性質(zhì)不同，因此，有的要求僅對(duì)設(shè)備本身做屏蔽，有的要求在設(shè)備與設(shè)備之間做屏蔽，還有的要求在機(jī)房做屏蔽。正因?yàn)檫@個(gè)問題的重要，所以1995年國(guó)際電工委員會(huì)建筑物防雷分委會(huì)（IEC/TC-81）在《雷電電磁脈沖的防護(hù)》的標(biāo)準(zhǔn)中提出了防雷保護(hù)區(qū)（LPZ）的概念，國(guó)際上剛開始實(shí)行這種規(guī)定，而我們國(guó)家還沒有提出。筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)人員可以按照微電子設(shè)備的多少、繁簡(jiǎn)、重要程度、擺放位置及進(jìn)出管線的具體情況自行劃分防雷區(qū)以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
因此，防御雷電電磁脈沖對(duì)室內(nèi)布線的要求非常嚴(yán)格。由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內(nèi)的鋼筋和整個(gè)建筑物的屏蔽網(wǎng)都在外墻處，雷電流需經(jīng)此處的鋼筋分流到接地裝置上，所以外墻處的電流密度大，電磁場(chǎng)強(qiáng)。因此，建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應(yīng)靠近外墻，最好設(shè)置在建筑物的中心部位，如電梯井在中心部位，可設(shè)置在電梯井的近旁。建筑物內(nèi)的各種電氣饋線都要穿金屬管保護(hù)或采用雙層屏蔽電纜（或同軸電纜）。在一些有特殊要求的線路電源側(cè)，還應(yīng)加裝電涌保護(hù)器、隔離變壓器、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓以及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對(duì)接地的要求也很嚴(yán)格。電子系統(tǒng)的低頻信號(hào)工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，在整個(gè)建筑物內(nèi)應(yīng)為樹干式結(jié)線布置。各層或各段的低頻信號(hào)工作接地均應(yīng)直接接到單點(diǎn)接地板上，不得形成環(huán)路。單點(diǎn)接地系統(tǒng)不應(yīng)與用作防雷引下線的柱子平行，以防強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。由于是利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作屏蔽，因此必須采用綜合共同接地方式，即將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和高頻電子設(shè)備的信號(hào)接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上或室外接地裝置上。為避免雜散電流，單點(diǎn)接地系統(tǒng)必須采用絕緣線，其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎(chǔ)或室外接地裝置連接。各層單點(diǎn)接地系統(tǒng)的區(qū)域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統(tǒng)的裝置接地板連接，應(yīng)在它們之間加裝不大于直流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應(yīng)在1歐姆以下，對(duì)于特殊的電子設(shè)備，可在0.5歐姆以下。確定接地電阻時(shí)，應(yīng)考慮各種設(shè)備對(duì)接地電阻值的要求，在所要求的各種阻值下，應(yīng)取最低值。
在低壓220/380V供電系統(tǒng)中，應(yīng)采用三相五線（TN－S）系統(tǒng)，以便于裝置接地（PE）線和中性（N）線分開，PE線應(yīng)接到各層或各段裝置接地的終端地板上。為了防御雷電電磁脈沖，建筑物的電源、電話、廣播等線路最好采用埋地電纜引入，所用電纜應(yīng)為鎧裝電纜或同軸電纜且外皮兩端均要接地。
2外部防雷裝置與內(nèi)部防雷裝置
國(guó)際電工委員會(huì)編制的標(biāo)準(zhǔn)（IEC1024－1）將建筑物的防雷裝置分為兩大部分：外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。筆者認(rèn)為，這樣劃分很有必要，建筑物的防雷設(shè)計(jì)必須將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。
外部防雷裝置（即傳統(tǒng)的常規(guī)避雷裝置）由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器（也叫接閃裝置）有三種形式：避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)，它位于建筑物的頂部，其作用是引雷或叫截獲閃電，即把雷電流引下。引下線，上與接閃器連接，下與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處，它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。
內(nèi)部防雷裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外，所有為達(dá)到此目的所采用的設(shè)施、手段和措施均為內(nèi)部防雷裝置，它包括等電位連接設(shè)施（物）、屏蔽設(shè)施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。
隨著電子設(shè)備的廣泛使用，雷電電磁脈沖的危害也相對(duì)嚴(yán)重起來。1992年6月22日國(guó)家氣象局中心大樓發(fā)生雷擊事故，北京－東京的同步線路的調(diào)制解調(diào)器被擊壞，致使線路中斷46小時(shí)，另一主機(jī)的一塊異步板被擊壞，導(dǎo)致8條線路中斷，影響了國(guó)際通訊。其他地點(diǎn)因雷電電磁脈沖干擾而導(dǎo)致電子設(shè)備損壞的例子還有不少。這類例子說明，只設(shè)計(jì)外部防雷裝置而不配之內(nèi)部防雷手段，接閃器再好，也無法獲得好的防雷效果。
防雷工程是一種系統(tǒng)工程。筆者早在1960年作人民大會(huì)堂工程總結(jié)及寫作《建筑物防雷設(shè)計(jì)》一書時(shí)就提出了建筑物防雷設(shè)計(jì)的六項(xiàng)重要因素，目的是提醒人們要整體地、全面地考慮建筑物防雷設(shè)計(jì)。這六項(xiàng)要素是：
（1）接閃功能：指實(shí)現(xiàn)接閃功能所應(yīng)具備的條件，包括接閃器的形式（避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)）、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價(jià)以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性等。
（2）分流影響：指引下線對(duì)分流效果的影響。引下線的粗細(xì)和數(shù)量直接影響分流效果，引下線多，每根引下線通過的雷電流就小，其感應(yīng)范圍就小。引下線相互之間的距離不應(yīng)小于規(guī)范中的規(guī)定。當(dāng)建筑物很高，引下線很長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)在建筑物的中間部位增加均壓環(huán)，以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流，而且還可以降低反擊電壓。
（3）均衡電位：指使建筑物內(nèi)的各個(gè)部位都形成一個(gè)相等的電位，即等電位。若建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體，建筑物內(nèi)當(dāng)然就不會(huì)產(chǎn)生不同的電位，這樣就可保證建筑物內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對(duì)防止雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也有很大的好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備實(shí)現(xiàn)等電位的條件，因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求，應(yīng)有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎(chǔ)可靠地焊接、綁扎或搭接在一起，同時(shí)再把各種金屬設(shè)備和金屬管線與之焊接或卡接在一起，這就使整個(gè)建筑物成為良好的等電位體。
（4）屏蔽作用：屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器以及自動(dòng)控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內(nèi)的這些設(shè)施，不僅在防雷裝置接閃時(shí)會(huì)受到電磁干擾，而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低，有時(shí)附近打雷或接閃時(shí)，也會(huì)受到雷電波的電磁輻射的影響，甚至在其他建筑物接閃時(shí)，還會(huì)受到從該處傳來的電磁波的影響。因此，我們應(yīng)盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋，即建筑物內(nèi)地板、頂板、墻面、及梁、柱內(nèi)的鋼筋，使其構(gòu)成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠，即籠式避雷網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)屏蔽。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同，墻內(nèi)和樓板內(nèi)的鋼筋有疏有密，鋼筋密度不夠時(shí)，設(shè)計(jì)人應(yīng)按各種設(shè)備的不同需要增加網(wǎng)格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個(gè)問題迎刃而解，而且對(duì)防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外，建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側(cè)擊和繞擊雷的襲擊。
（5）接地效果：指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個(gè)建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟(jì)。筆者認(rèn)為，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物符合規(guī)范條件時(shí)，應(yīng)利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。當(dāng)達(dá)不到規(guī)范中規(guī)定的條件或基礎(chǔ)包在防水卷材層內(nèi)時(shí)，可做周圈式接地裝置，但應(yīng)將周圈式接地裝置預(yù)先埋在基礎(chǔ)槽的最外邊（不必離開建筑物3m以外）。接地體靠近基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋有利于均衡電位，同時(shí)還可節(jié)省為挖深溝所花費(fèi)的人力和物力。在基礎(chǔ)完工后再挖深溝則易影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
對(duì)木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑物，必須做獨(dú)立引下線并采用獨(dú)立接地方式。當(dāng)土壤電阻率大，使用接地極較多時(shí)，也可做周圍式接地裝置。因?yàn)橹苋κ浇拥匮b置的沖擊阻抗小于獨(dú)立接地裝置的沖擊阻抗，而且有利于改善建筑物內(nèi)的地電位分布，減小跨步電壓。采用獨(dú)立式接地方式時(shí)，以鉆孔深埋接地極（約4~12m）的效果為最好，深孔接地極容易達(dá)到地下水位，且能減少接地極的用鋼量。
（6）合理布線：指如何布線才能獲得最好的綜合效果?，F(xiàn)代化的建筑物都離不開照明、動(dòng)力、電話、電視和計(jì)算機(jī)等設(shè)備的管線，在防雷設(shè)計(jì)中，必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關(guān)系。為了保證在防雷裝置接閃時(shí)這些管線不受影響，首先，應(yīng)該將這些電線穿于金屬管內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)可靠的屏蔽；其次，應(yīng)該把這些線路的主干線的垂直部分設(shè)置在高層建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下線的柱筋，以盡量縮小被感應(yīng)的范圍。在管線較長(zhǎng)或橋架等設(shè)施較長(zhǎng)的路線上，還需要兩端接地；第三，應(yīng)該注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法，防止雷電波侵入。除考慮布線的部位和屏蔽外，還應(yīng)在需要的線路上加裝避雷器、壓敏電阻等浪涌保護(hù)器。因此，設(shè)計(jì)室內(nèi)各種管線時(shí)，必須與防雷系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。
3安全隔離距離與等電位連接
在建筑物內(nèi)部，就總體來說，防雷措施可分為安全隔離距離和等電位連接兩大類。安全隔離距離指在需要防雷的空間內(nèi)，兩導(dǎo)電物體之間不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的火花放電的最小距離，即不會(huì)發(fā)生反擊的最小距離。等電位連接的目的是減小或消除內(nèi)部防雷裝置各個(gè)部位上所產(chǎn)生的電位差，包括靠近進(jìn)戶點(diǎn)的外來導(dǎo)體上的電位差。
筆者主張，若采用安全距離法就應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057－94）規(guī)定的各類防雷措施去計(jì)算；若采用等電位連接法，就應(yīng)徹底實(shí)現(xiàn)等電位。木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用安全距離措施，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用等電位連接措施。
1957年首次為天安門（木結(jié)構(gòu)建筑物）補(bǔ)做防雷裝置時(shí)，在其上部設(shè)置了明裝避雷帶和避雷網(wǎng)；在其內(nèi)部采用了安全距離措施。由于是補(bǔ)裝，難度相當(dāng)大，對(duì)內(nèi)部達(dá)不到安全距離的管線都做了改裝或加強(qiáng)了絕緣并把進(jìn)戶處的各種架空電源線、電話線和廣播線一律拆除，改為地下電纜。為確保木結(jié)構(gòu)建筑物的安全，工程人員每年都在結(jié)構(gòu)上稍有變形的部位加固，到1986年，在天安門大頂內(nèi)加固總共用了60噸鋼材。此時(shí)，再也不能給建筑物增加荷重了，因此中央決定將天安門城樓上的建筑物全部拆掉，徹底翻建。這給我們的防雷設(shè)計(jì)帶來了有利條件。所以，1969年第二次設(shè)計(jì)天安門防雷裝置時(shí)，就采用了等電位連接措施（外部防雷裝置仍用原方案），在城臺(tái)上的地面（包括屋內(nèi)地面）下的“金磚”下面鋪設(shè)了一層鋼筋網(wǎng)（即等電位面）并將各種金屬管線（包括屋頂彩燈管線）、斗拱上的防鳥鐵絲網(wǎng)、檢閱臺(tái)前的鐵欄桿和鐵旗桿等物體統(tǒng)一連接到等電位面上，此外，又增加了引下線的根數(shù)，使之達(dá)到等電位的條件。
1958年，人民大會(huì)堂工程采用了徹底的等電位防雷設(shè)計(jì)，這是我國(guó)首次將等電位避雷網(wǎng)應(yīng)用于工程。人民大會(huì)堂是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的建筑物，又是現(xiàn)澆施工做法，對(duì)防雷裝置的設(shè)計(jì)十分有利。其防雷方案是：在各建筑段的屋頂上分別采用明裝避雷網(wǎng)、暗裝避雷網(wǎng)和四周避雷帶相結(jié)合的方式，接閃裝置均與樓板內(nèi)的鋼筋連接成一體；柱子內(nèi)的鋼筋用作引下線；基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋用作接地裝置。從基礎(chǔ)到梁、板、柱到屋頂?shù)谋芾讕Ш捅芾拙W(wǎng)的全部連接點(diǎn)（包括各種管線的連接點(diǎn)）都是焊接的，從而構(gòu)成一個(gè)籠式避雷網(wǎng)，所以我們說它是最徹底的等電位連接工程。1963年，瑞士的波哥（K.Berger）提出，利用建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋作防雷系統(tǒng)時(shí)，鋼筋之間如有多點(diǎn)綁扎，則不必焊接就可以構(gòu)成電氣導(dǎo)通系統(tǒng)，他還做了試驗(yàn)。所以，我們以后就不全部焊接了，但作為引下線的柱內(nèi)鋼筋，仍必須焊接兩根主筋。1974年審查《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》時(shí)，規(guī)定為：可以綁扎或焊接。人民大會(huì)堂工程是全國(guó)最重要的工程，當(dāng)時(shí)是不敢不焊接的。
就防火而言，等電位連接和安全隔離距離至關(guān)重要。火災(zāi)多屬不易預(yù)防的事故，對(duì)多數(shù)建筑物，能采取等電位連接措施的，應(yīng)做徹底的等電位連接；不能采取等電位連接措施的，應(yīng)盡量保證安全隔離距離，以防發(fā)生火災(zāi)。
4常規(guī)防雷裝置與非常規(guī)防雷裝置
常規(guī)防雷裝置即傳統(tǒng)上所使用的防雷裝置，包括避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng)。它是繼1759富蘭克林發(fā)明避雷針后各國(guó)防雷專家經(jīng)200多年研究和實(shí)踐的成果，有充分的理論根據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和長(zhǎng)期的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
非常規(guī)防雷裝置指某些廠商近年推出的所謂的新式防雷裝置。本文所指的所謂新式防雷裝置是半導(dǎo)體消雷器、導(dǎo)體消雷器、優(yōu)化避雷針和流注提前發(fā)射接閃器等（本文這里不指激光引雷裝置、火箭引雷裝置和水柱引雷裝置等）。各種消雷器的設(shè)計(jì)思想是企圖中和雷云電荷，把雷電荷消滅掉或限制放電電流；各種提前發(fā)射接閃器的設(shè)計(jì)思想是企圖把避雷針的接閃效果提高，即擴(kuò)大保護(hù)范圍。這幾種防雷產(chǎn)品到目前為止都沒有被國(guó)際防雷組織所承認(rèn)。
其實(shí)，從1996年起到現(xiàn)在，北京的學(xué)術(shù)界和工程技術(shù)界圍繞消雷器進(jìn)行過多次討論并發(fā)表了許多文章。許多專家都認(rèn)為消雷器的“中和”理論和“限流”理論站不住腳。1997年9月18~23日中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)高電壓專委會(huì)過電壓與絕緣配合分專委會(huì)在合肥舉行了學(xué)術(shù)討論會(huì)。論題之一就是半導(dǎo)體消雷器，與會(huì)者進(jìn)行了熱烈的討論。特別值得一提的是一位高工為驗(yàn)證半導(dǎo)體消雷器的通流能力而做的一次實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)充分表明，半導(dǎo)體消雷器的通流能力極低。會(huì)議《紀(jì)要》曰：“與會(huì)代表認(rèn)為，迄今為止，理論和實(shí)踐未能證明此類非常規(guī)防直擊雷產(chǎn)品具有產(chǎn)品說明書所表述的性能，實(shí)踐也未顯示出此類產(chǎn)品具有比常規(guī)防防直擊雷裝置更優(yōu)越的性能，還有許多問題尚待研究和解決，因此此類非常規(guī)防直擊雷產(chǎn)品不再在工程中采用。還有少數(shù)代表對(duì)此尚有不同意見?！?/p>
實(shí)際上，消雷器廠商所賣的只不過是接閃器。其引下線、接地裝置及內(nèi)部防雷裝置還得靠設(shè)計(jì)人按常規(guī)方法去設(shè)計(jì)，而這些都是建筑設(shè)計(jì)中的環(huán)節(jié)，賣接閃器的廠商也參與不了設(shè)計(jì)。另外，非常規(guī)防雷裝置的價(jià)格極高，以半導(dǎo)體消雷器為例，其價(jià)格比常規(guī)避雷針高幾十倍至幾百倍（見表1）
由表1可以看出非常規(guī)防雷裝置比常規(guī)防雷裝置貴得多，而且非常規(guī)防雷裝置還有很多問題有待解決。因此防雷設(shè)計(jì)人員和使用單位應(yīng)認(rèn)清這種情況，必須選擇優(yōu)質(zhì)而經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。
5球雷
在國(guó)際建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)（IEC/TC－81）和我國(guó)的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中，均沒有對(duì)球雷的防護(hù)作出規(guī)定。在筆者的調(diào)查中，北京地區(qū)的球雷事故還是不少的，球狀閃電約占閃電統(tǒng)計(jì)總數(shù)的13.7％。盡管國(guó)內(nèi)外科技人員對(duì)球狀閃電的形成機(jī)理尚無一致的觀點(diǎn)，但對(duì)其性質(zhì)、狀態(tài)和危害還是比較清楚的。
球雷（即球狀閃電）是一種橙色或紅色的類似火焰的發(fā)光球體，偶爾也有黃色、藍(lán)色或綠色的。大多數(shù)火球的直徑在10～100cm左右。球雷多在強(qiáng)雷暴時(shí)空中普通閃電最頻繁的時(shí)候出現(xiàn)。球雷通常沿水平方向以1～2m/s的速度上下滾動(dòng)，有時(shí)距地面0.5～1m，有時(shí)升起2～3m。它在空中漂游的時(shí)間可由幾秒到幾分鐘。球雷常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi)，有時(shí)也通過不接地的門窗鐵絲網(wǎng)進(jìn)入室內(nèi)。最常見的是沿大樹滾下進(jìn)入建筑物并伴有嘶嘶聲。球雷有時(shí)自然爆炸，有時(shí)遇到金屬管線而爆炸。球雷遇到易燃物質(zhì)（如木材、紙張、衣物、被褥等）則造成燃燒，遇到可爆炸的氣體或液體則造成更大的爆炸。有的球雷會(huì)不留痕跡地?zé)o聲消失，但大多數(shù)均伴有爆炸聲且響聲震耳。爆炸后偶爾有硫磺、臭氧或二氧化碳?xì)馕?。球雷火球可輻射出大量的熱能，因此它的燒傷力比破壞力要大?/p>
下面是一個(gè)典型的球雷實(shí)例：1982年8月16日，釣魚臺(tái)迎賓館兩處同時(shí)落球雷，均為沿大樹滾下的球雷。一處在迎賓館的東墻邊，一名警衛(wèi)戰(zhàn)士當(dāng)即被擊倒，該戰(zhàn)士站在2.5m高的警衛(wèi)室前，距落雷的大樹約3m，樹高20多米。球雷落下的瞬間，他只感到一個(gè)火球距身體很近，隨后眼前一黑就倒了。醒來后，除耳聾外并無其他損傷。但該警衛(wèi)室的混凝土頂板外檐和磚墻墻面被擊出幾個(gè)小洞，室內(nèi)電燈被打掉，電燈的拉線開關(guān)被打壞，電話線被打斷，估計(jì)均為電磁感應(yīng)的電動(dòng)力所致。另一處在迎賓館院內(nèi)的東南區(qū)，距警衛(wèi)室約100m，也是沿大樹滾下。距樹2m處有個(gè)木板房（倉(cāng)庫(kù)），該房在三棵14～16m高大槐樹包圍之中，球雷沿東側(cè)的大樹滾下后鉆窗進(jìn)屋，窗玻璃外有較密的鐵絲網(wǎng)，但沒有接地，鐵絲網(wǎng)被擊穿8個(gè)小洞，窗玻璃被擊穿兩個(gè)小洞。球雷燒焦了東側(cè)木板墻和東南房角，燒毀了室內(nèi)墻上掛的兩條自行車內(nèi)胎，燒壞了該室的膠蓋閘，室內(nèi)的電燈線也被燒斷。落雷大樹下放有十多盤鋼筋、8輛鐵推車和6個(gè)空汽油桶。這此金屬物都是招引雷電的條件。
防護(hù)球雷并不困難，應(yīng)該在規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定相應(yīng)的措施。就防護(hù)球雷措施而言，最好是籠式避雷網(wǎng)，如果達(dá)不到籠式避雷網(wǎng)條件，就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網(wǎng)并接地；堵好建筑物墻面上不必要的孔洞；煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網(wǎng)并接地；儲(chǔ)存或損傷易燃易爆物體的倉(cāng)庫(kù)和廠房的煙囪和放氣管應(yīng)加裝阻火器并接地。對(duì)高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護(hù)球雷的措施。
6雷擊規(guī)律
認(rèn)識(shí)雷擊事故的規(guī)律非常重要，只有掌握了規(guī)律，防雷設(shè)計(jì)才能取得良好的效果。在雷雨天，天空的雷云與地面上的物體各帶不同的電荷，當(dāng)電荷積累到一定的程度，就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)畸變而發(fā)生落地雷擊。但如果地上某處沒有足夠強(qiáng)大的上行先導(dǎo)，則雷電是不會(huì)打到該處的。
北京紫禁城內(nèi)的建筑物落較多，其原因在于：紫禁城周圍是護(hù)城河，河內(nèi)現(xiàn)在仍有水；通往護(hù)城河的古河道有4條：一條是玉河，它流入護(hù)城河的西北角；一條是潮白河的支流，它流入護(hù)河的東北角；一條是大通河，它流入護(hù)城河的正東部；另一條是潞河的支流，它流入護(hù)城河的東南角。故宮內(nèi)各棟建筑物下的基礎(chǔ)均潮濕，過去東南部的水位較高，地下不到2m就能見水，可見故宮院內(nèi)地下的土壤電阻率相對(duì)較低；另外院內(nèi)又有高大的古樹。這些即為易發(fā)生雷擊的內(nèi)因，這些內(nèi)因決定著該地區(qū)電場(chǎng)易產(chǎn)生電場(chǎng)畸變，瞬間發(fā)生的上行先導(dǎo)容易與雷云的下行階段先導(dǎo)會(huì)合，從而形成落地雷。這就是紫禁城范圍內(nèi)的明顯雷擊規(guī)律。
筆者自1954年到1988年在北京地區(qū)調(diào)查過的建筑物雷擊事故共有170多處，其中，因雷擊引起火災(zāi)的占37.7%，導(dǎo)致人員死亡的占6.9%，致傷的占15.4%，球雷雷擊事故占13.7%?，F(xiàn)將分析總結(jié)得出的北京地區(qū)總的雷擊規(guī)律歸納如下：
（1）河、湖、池、沼旁邊的建筑物易受雷擊。如1961年6月21日頤和園昆明湖東邊的文昌閣被雷擊掉西房角及坡頂瓦，內(nèi)部電線被感應(yīng)燒斷；1988年8月6日通縣永樂店草廠鄉(xiāng)黃廠村北部湖力的茅草房落球雷，擊死一人。
（2）古河道上的建筑物和河流橋上的構(gòu)筑物易受雷擊。如紫禁城內(nèi)自1954年至1992年共落雷16次（據(jù)文獻(xiàn)記載，明、清兩代共發(fā)生過25次火災(zāi)，其中寫明為雷擊所致的5次，未說明原因的也可能是雷擊所致）；1988年8月30日盧溝橋中部北側(cè)石獅子的頭被擊掉。
（3）在潮濕地區(qū)以及過去是葦塘或坑洼地帶的區(qū)域上建造的建筑物易受雷擊。如1957年7月31日陶然亭地區(qū)建工局一公司工棚（該處過去是葦塘）的收音機(jī)天線落雷，墻內(nèi)鐵絲被熔化；1965年7月22日北郊土冷庫(kù)（即幾十棟內(nèi)裝冰塊以貯藏食物的平房）的老虎窗被雷電擊中起火。
（4）在四周大片土壤電阻率高，中間局部土壤電阻率低的環(huán)境中或在高、低電阻率分界之處建造的建筑物易受雷擊。如1981年8月2日八里莊善家墳公安局倉(cāng)庫(kù)西墻外大樹落雷，雷電入室打碎5個(gè)電警棍盒，盒內(nèi)33根電警棍被感應(yīng)燒壞（該倉(cāng)庫(kù)的西南兩面為稻田）。
（5）局部漏雨或局部房角新修繕且十分潮濕的建筑物易受雷擊。如十三陵長(zhǎng)陵棱恩殿落雷（當(dāng)時(shí)該殿西部房角剛剛修繕且很潮濕）。
（6）突出高或孤立的建筑物易受雷擊。如1957年7月29日原朝陽門北部的吻獸被雷擊掉；據(jù)十三陵當(dāng)?shù)乩限r(nóng)說，十三陵大多數(shù)的明樓或正殿均被雷擊過（明樓和正殿都屬高而孤立的建筑物）。
（7）曾經(jīng)遭受過雷擊的地區(qū)和建筑物容易再落雷。如1956年×月×日、1957年7月8日和1957年8月16日北京鼓樓東部吻獸曾三次被雷擊。
（8）金屬屋頂易受雷擊。如1957年7月8日原民航局禮堂的鐵皮屋頂被雷擊裂3處，頂內(nèi)明配線被感應(yīng)燒成3段，1988年8月6日北京火車站東北角出租汽車站的鋁合金房頂落雷。
（9）收音機(jī)天線、電視共用天線易受雷擊。如1986年10月13日左家莊柳芳東里的居民樓電視共用天線遭受雷擊，1992年8月3日和平里民旺胡同的居民樓電視共用天線也遭受雷擊。
（10）地下管線多或管線交叉處易落雷。如1963年8月4日天安門廣場(chǎng)大旗桿西側(cè)（現(xiàn)人行過街地道的西南出口）一位賣冰棍的老太太被雷擊倒（該處地下敷設(shè)的管線較多且是轉(zhuǎn)角處）。
（11）鐵路沿線和終端易受雷擊。如1965年7月22日東郊百子灣棉花倉(cāng)庫(kù)室外堆場(chǎng)靠近鐵道終端的一個(gè)棉花垛被雷擊中燃燒；1984年8月6日東郊百子灣物資局儲(chǔ)運(yùn)公司水泥庫(kù)鐵路西側(cè)站臺(tái)上的水泥袋落雷，燒焦約20個(gè)水泥袋的紙邊。
（12）山區(qū)泉眼、風(fēng)口或地下有金屬礦床的地方易受雷擊。如1985年6月18日西山下馬嶺水電站室外變電構(gòu)架進(jìn)出線的主線落雷，燒焦母線2處，每處約長(zhǎng)1～3m。
（13）高大的煙囪和工廠的排氣管最易接閃。如1957年8月16日朝外門診部的煙囪被雷擊裂；1979年4月8日東郊宋家莊化工三廠南北兩廠的室外化工設(shè)備構(gòu)架上的兩個(gè)排氣管同時(shí)接閃并點(diǎn)燃。
（14）高大的樹木和屋頂旗桿容易落雷。如1967年6月11日前門勸業(yè)場(chǎng)屋頂木旗桿被雷擊壞；1993年8月19日日壇公園西北角一棵大樹被雷劈掉樹叉，樹干也被劈裂。
北京地區(qū)總的落雷走向是：西山八里莊紫村城朝陽門宋家莊百子灣通縣。這些地方多數(shù)是古河道或地下水線，其建筑物下的土壤電阻率小，潮濕或水位高。
筆者認(rèn)為，以上這些雷擊規(guī)律雖是北京地區(qū)的，但頗具普遍性，因而對(duì)防雷、防火很有價(jià)值（因篇幅有限，以上各種規(guī)律只各舉2個(gè)例子）。
7.建筑物防雷設(shè)計(jì)的整體觀念
所謂整體觀念是指設(shè)計(jì)和安裝防雷裝置時(shí)，對(duì)建筑物的內(nèi)外都要有整體觀念。這里的建筑內(nèi)外不單是指內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置。建筑物內(nèi)的整體觀念是指設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，要對(duì)內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮；建筑物外的整體觀念是指對(duì)一個(gè)院落、一個(gè)小區(qū)以及附近的環(huán)境要做全面的防雷規(guī)劃，同時(shí)還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求例如：所安裝的避雷針桿塔是否影響小區(qū)的美觀，所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護(hù)等等。對(duì)接地裝置也要綜合統(tǒng)一考慮，例如，相距較近的建筑物能否共用接地體，地下管網(wǎng)能否用接地體的一部分，以及能否在一個(gè)大院或小區(qū)內(nèi)為將來綜合共用接地創(chuàng)造等電位連接的條件等等。
值得指出，利用建筑物附近的大樹作為避雷針桿塔是一個(gè)較好的做法。大樹最易接閃且越長(zhǎng)越高，有時(shí)比建筑物還高。因此，避雷針應(yīng)安裝在樹頂，引下線應(yīng)沿樹干設(shè)置而且應(yīng)與建筑物的防雷裝置相結(jié)合。這樣既節(jié)約又美觀，同時(shí)還保護(hù)了名貴的樹木。利用大樹安裝避雷針不僅能防直擊雷，而且能防球雷、繞擊雷和側(cè)擊雷。例如，北京北海公園團(tuán)城內(nèi)在大樹上安裝的避雷針已運(yùn)行了20多年，效果很好，但必須采取保護(hù)樹干生長(zhǎng)的措施。
現(xiàn)在各個(gè)城市的綠化越搞越好，高大的樹木也越來越多。有的建筑物雖然安裝了避雷針，但大樹距建筑物很近并且比建筑物還高，在這種情況下，建筑物上的避雷裝置實(shí)際上等于虛設(shè)。因?yàn)榇髽浣娱W的機(jī)會(huì)多，易引來直擊雷和球雷，對(duì)鄰近的建筑物威脅更大。所以說建筑物的防雷設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)將外部防雷裝置、內(nèi)部防雷裝置、建筑物外的環(huán)境及至全小區(qū)的防雷裝置進(jìn)行整體統(tǒng)一的考慮。不僅電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)者要有整體觀念，建筑專業(yè)的設(shè)計(jì)者對(duì)防雷也要有整體觀念。這是現(xiàn)代防雷設(shè)計(jì)觀念轉(zhuǎn)變的重要問題之一。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：建筑物防雷保護(hù)
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。我國(guó)每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時(shí)有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。
直擊雷和感應(yīng)雷是雷電入侵建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的兩種形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經(jīng)過電氣設(shè)備入地的雷擊過電流；感應(yīng)雷是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成的雷擊。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）規(guī)定，建筑物的防雷區(qū)劃分為L(zhǎng)PZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等區(qū)（各區(qū)的具體含義本文不再贅述）。將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷分區(qū)，是為了規(guī)定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位聯(lián)結(jié)點(diǎn)的位置，從而決定位于該區(qū)域的電子設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器在何處以何種方式實(shí)現(xiàn)與共同接地體等電位聯(lián)結(jié)。
建筑物直擊雷的保護(hù)區(qū)域?yàn)長(zhǎng)PZOA區(qū)，其保護(hù)設(shè)計(jì)已為電氣設(shè)計(jì)人員所熟知，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版），設(shè)計(jì)由避雷網(wǎng)（帶），避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架，屋面板鋼筋等構(gòu)成一個(gè)整體，避雷網(wǎng)通過全部立柱基礎(chǔ)的鋼筋作為接地體，將強(qiáng)大的雷電流入大地。建筑物感應(yīng)雷的保護(hù)區(qū)域?yàn)長(zhǎng)PZOB，LPZ1，LPZn+1區(qū)，即不可能直接遭受雷擊區(qū)域；感應(yīng)雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的，形成感應(yīng)雷電壓的機(jī)率很高，對(duì)建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備，尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大，所以說對(duì)建筑物內(nèi)部設(shè)備的防雷保護(hù)的重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷入侵。由感應(yīng)雷產(chǎn)生的雷電過電壓過電流主要有以下三個(gè)途徑：（1）由供電電源線路入侵；高壓電力線路遭直擊雷襲擊后，經(jīng)過變壓器耦合到各低壓0.38KV/0.22KV線路傳送到建筑物內(nèi)各低壓電氣設(shè)備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)雷過電壓。據(jù)測(cè)，低壓線路上感應(yīng)的雷電過電壓平均可達(dá)10KV，完全可以擊壞各種電氣設(shè)備，尤其是電子信息設(shè)備。（2）由建筑物內(nèi)計(jì)算機(jī)通信等信息線路入侵；可分為三種情況：①當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r(shí)，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。②雷云對(duì)地面放電時(shí)，在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。③若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時(shí)，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時(shí)，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。（3）地電位反擊電壓通過接地體入侵；雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地，在接地體附近放射型的電位分布，若有連接電子設(shè)備的其他接地體靠近時(shí)，即產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)變化，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號(hào)線）上感應(yīng)出雷電過電壓，因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)計(jì)算機(jī)，反而可能引入了雷電。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱，通常在100伏以下，因此必須建立多層次的計(jì)算機(jī)防雷系統(tǒng)，層層防護(hù)，確保計(jì)算機(jī)特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。
由此可見，對(duì)建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計(jì)是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容；設(shè)計(jì)的合理與否，對(duì)電氣設(shè)備的安全使用與運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。
目前，在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中，電涌保護(hù)器的使用已日趨頻繁；它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過電壓，過電流及時(shí)作出反應(yīng)，泄放線路的過電流，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.4條規(guī)定：電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流，并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求：通過電涌時(shí)的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。
現(xiàn)在，我們根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定的各類防雷建筑物的雷擊電流值進(jìn)行電涌保護(hù)器的最大放電電流的選擇。
一、一類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為200KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為50KA，波頭0.25us；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)）；首次雷擊：總配電間第根供電線纜雷電流分流值為200*50%/3/3=11.11KA；后續(xù)雷擊；總配電間每根供電線纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為100KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU100型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
二、二類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為150KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為37.5KA，波頭0.25us；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為150*50%/3/3=8.33KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用
電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為65KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU65型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
三、三類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為100KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為25KA，波頭0.25us；根據(jù)附圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為100*50%/3/3=5.55KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為5.55*8=44.4KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
在供電線路中,電涌保護(hù)器的具體安裝以較常用的TN－S系統(tǒng)，TN－C－S系統(tǒng)，TT系統(tǒng)為例，示意如下：
1）TN-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
2）TN-C-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
3）TT系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
綜上所述可見，在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，總的防雷原則是采用三級(jí)保護(hù)：1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散；2、阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過電壓；3、限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過電壓幅值（過電壓保護(hù)）。這三道防線，缺一不可，相互配合，各行其責(zé)。目前通常作法是以下三點(diǎn)：
1）建立聯(lián)合共用接地系統(tǒng)，形成等電位防雷體系
將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋（包括樁基、承臺(tái)、底板、地梁等），梁柱鋼筋，金屬框架，建筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好的法拉第籠式接地，將建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保護(hù)地，直流工作地，防雷接地）與建筑物法拉第籠良好連接，從而避免各接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生。
2）電源系統(tǒng)防雷
以建筑物為一個(gè)供電單元，應(yīng)在供電線路的各部位（防雷區(qū)交接處）逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器，以消除雷擊過電壓。
3）等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（局部修訂條文）明確規(guī)定，各防雷區(qū)交接處，必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)；尤其建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)房等弱電機(jī)房，遭受直擊雷的可能性比較小，所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外，還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來進(jìn)行防雷保護(hù)，本文不再敘述。
作為電氣設(shè)計(jì)人員都非常清楚，建筑物的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既簡(jiǎn)單又繁瑣的內(nèi)容，但對(duì)建筑物的安全使用，電氣設(shè)備的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，所以還有待于各位電氣設(shè)計(jì)人員作進(jìn)一步的研究與探討；同時(shí)必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范，善為謀劃，精心設(shè)計(jì)。本文僅此設(shè)計(jì)作了一點(diǎn)粗淺的探討，所以文中不足之處，望同行不吝賜教。
參考文獻(xiàn)
1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94（2000年版）北京中國(guó)計(jì)劃出版社2001
建筑用電安全中，供配電系統(tǒng)線纜是影響用電安全與可靠性的重要因素。應(yīng)當(dāng)注意兩個(gè)重點(diǎn)，一是高層建筑如果配備了備用發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組與市電之間應(yīng)當(dāng)建立備自投關(guān)系；二是消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)設(shè)置在不同的母線段以保證消防電源安全。尤其是消防與非消防負(fù)荷，在母線段上的接線必須彼此獨(dú)立互不干擾，以保防消防系統(tǒng)在遇到安全事故時(shí)不會(huì)失電。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防控制室應(yīng)當(dāng)能切斷非消防負(fù)荷電源，對(duì)火災(zāi)蔓延進(jìn)行最大程度的限制，但安全照明、防恐慌照明、排水泵等非消防負(fù)荷電源不應(yīng)切斷。消防系統(tǒng)的備用照明應(yīng)當(dāng)采用氧化鎂電纜，根據(jù)情況采用吊架安裝或沿電纜架安裝的方式，具備火災(zāi)時(shí)持續(xù)運(yùn)行3h的能力。噴淋水泵應(yīng)當(dāng)在火災(zāi)時(shí)具備持續(xù)運(yùn)行時(shí)間1h的能力，防排煙風(fēng)機(jī)、加壓風(fēng)機(jī)、加壓泵等應(yīng)當(dāng)具備火災(zāi)時(shí)1h持續(xù)運(yùn)行能力，線纜可選擇NH型耐火電纜或氧化鎂電纜，用防火架敷設(shè)。非消防系統(tǒng)線路在火災(zāi)時(shí)將參與燃燒，因?yàn)槠胀ň勐纫蚁┙^緣電纜在燃燒時(shí)將產(chǎn)生滾滾濃煙和大量有毒氣體，應(yīng)采用元鹵阻燃耐火材料電纜。
2構(gòu)建用電安全防范系統(tǒng)
高層建筑應(yīng)當(dāng)設(shè)置用電安全防范系統(tǒng)，對(duì)建筑本體的用電安全進(jìn)行監(jiān)控，并防范安全事故的發(fā)生和擴(kuò)大。目前通常采用構(gòu)建電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的方法，對(duì)配電線路剩余電流和電纜溫升進(jìn)行監(jiān)控，從而迅速判斷供配電系統(tǒng)是存在用電安全問題，是高層建筑防范用電安全事故的有效措施。監(jiān)控系統(tǒng)的導(dǎo)線選擇、線纜敷設(shè)、電源及接地等，都應(yīng)與消防系統(tǒng)的配置要求相同。同時(shí)，還需要根據(jù)功能分區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)來合理設(shè)置系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，對(duì)建筑用電安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和防范。
3高層建筑防雷措施
3.1高層建筑的防雷接地策略
高層建筑的防雷系統(tǒng)包括內(nèi)部防雷接地與外部防雷接地，外部防雷接地有接閃器、引下線、均壓環(huán)、避雷帶、接地網(wǎng)等，內(nèi)部防雷接地有籠式避雷網(wǎng)、專用接地裝置等。高層建筑的防雷接地網(wǎng)，是水平方向由鋼筋綁扎或焊接形成的網(wǎng)格，如同一塊獨(dú)立的平板，在該平板上附加一定長(zhǎng)度的豎向鋼筋接地體用以改變接地網(wǎng)電容。接地網(wǎng)的埋設(shè)并不是越深越好，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)計(jì)埋深。引下線起到將避雷帶與自然接地體連接起來構(gòu)成雷電流通路的作用，在高層建筑中通常利用柱或剪力強(qiáng)的主筋做為引下線，逐層串聯(lián)至屋頂避雷線。避雷帶由避雷線和支持卡子組成，設(shè)置于建筑物易受雷擊的女兒墻等部位，起到引雷效應(yīng)，通過引下線將雷電流引向接地網(wǎng)最終傳輸至大地，防止建筑體遭受雷擊。除了外部防雷措施外，還需要構(gòu)建內(nèi)部防雷措施。
3.2側(cè)擊雷的防范措施和等電位聯(lián)結(jié)
側(cè)擊雷危害主要來自于窗框架、欄桿、建筑表面裝飾物等部位，側(cè)擊雷一般不需要專門設(shè)置接閃器來防范，可以將窗框架、欄桿、表面裝飾物接到建筑鋼構(gòu)架或鋼筋主體上接地，或利用均壓環(huán)就近與防雷裝置接地。由于高層建筑的施工往往電氣預(yù)埋、門窗、幕墻等并非同一隊(duì)伍施工，在交接和施工配合上需要注意，以免留下盲點(diǎn)，通常情況下是從圈梁主筋引出圓鋼或扁鋼，與接地端子搭焊連接。等電位連接，就是用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器，將一定空間內(nèi)的防雷裝置、金屬裝置、導(dǎo)體物、電氣電訊裝置等連接起來，以使建筑物地面、墻板、金屬管、線路等處于同一電位，避免在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生雷電反擊及危險(xiǎn)的接觸電壓。
3.3電子設(shè)備屏蔽措施
由此可見，對(duì)建筑物內(nèi)各電氣設(shè)備進(jìn)行防感應(yīng)雷保護(hù)設(shè)計(jì)是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容；設(shè)計(jì)的合理與否，對(duì)電氣設(shè)備的安全使用與運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。
目前，在感應(yīng)雷的防護(hù)當(dāng)中，電涌保護(hù)器的使用已日趨頻繁；它能根據(jù)各種線路中出現(xiàn)的過電壓，過電流及時(shí)作出反應(yīng)，泄放線路的過電流，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.4條規(guī)定：電涌保護(hù)器必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流，并應(yīng)符合以下兩個(gè)附加要求：通過電涌時(shí)的最大鉗壓，有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。即電涌保護(hù)器的最大鉗壓加上其兩端的感應(yīng)電壓應(yīng)與所屬系統(tǒng)的基本絕緣水平和設(shè)備允許的最大電涌電壓協(xié)調(diào)一致。
現(xiàn)在，我們根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定的各類防雷建筑物的雷擊電流值進(jìn)行電涌保護(hù)器的最大放電電流的選擇。
一、一類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為200KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為50KA，波頭0.25us；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)）；首次雷擊：總配電間第根供電線纜雷電流分流值為200*50%/3/3=11.11KA；后續(xù)雷擊；總配電間每根供電線纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為100KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU100型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
二、二類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為150KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為37.5KA，波頭0.25us；根據(jù)圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為150*50%/3/3=8.33KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用
電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為65KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU65型。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
三、三類防雷建筑物
1、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）附錄六規(guī)定，其首次雷擊電流幅值為100KA，波頭10us；二次雷擊電流幅值為25KA，波頭0.25us；根據(jù)附圖1，全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計(jì)，另外50%按1/3分配于線纜計(jì)；首次雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為100*50%/3/3=5.55KA；后續(xù)雷擊：總配電間每根供電線纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA；如果進(jìn)線電纜已經(jīng)進(jìn)行屏蔽處理，其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%，即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在電涌保護(hù)器承受10/350us的雷電波能量相當(dāng)于8/20us的雷電波能量的5~8倍，所以選擇能承受8/20us波形電涌保護(hù)器的最大放電電流為5.55*8=44.4KA；即設(shè)計(jì)應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7條規(guī)定，該級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)在總配電間處安裝，即在LPZOA，LPZOB與LPZ1區(qū)的交界處安裝。
2、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9條規(guī)定，在分配電箱處，即在LPZ1與LPZ2區(qū)的交界處安裝電涌保護(hù)器，其額定放電電流不宜小于5KA（8/20us），故此處應(yīng)選用電涌保護(hù)器SPD的最大放電電流為40KA，額定放電電流為10KA；以法國(guó)SOULE公司產(chǎn)品為例，選用PU40型。
在供電線路中,電涌保護(hù)器的具體安裝以較常用的TN－S系統(tǒng)，TN－C－S系統(tǒng)，TT系統(tǒng)為例，示意如下：
1）TN-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
2）TN-C-S系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
3）TT系統(tǒng)過電壓保護(hù)方式
綜上所述可見，在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，總的防雷原則是采用三級(jí)保護(hù)：1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散；2、阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過電壓；3、限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過電壓幅值（過電壓保護(hù)）。這三道防線，缺一不可，相互配合，各行其責(zé)。目前通常作法是以下三點(diǎn)：
1）建立聯(lián)合共用接地系統(tǒng)，形成等電位防雷體系
將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋（包括樁基、承臺(tái)、底板、地梁等），梁柱鋼筋，金屬框架，建筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好的法拉第籠式接地，將建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保護(hù)地，直流工作地，防雷接地）與建筑物法拉第籠良好連接，從而避免各接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生。
2）電源系統(tǒng)防雷
以建筑物為一個(gè)供電單元，應(yīng)在供電線路的各部位（防雷區(qū)交接處）逐級(jí)安裝電涌保護(hù)器，以消除雷擊過電壓。
3）等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94（局部修訂條文）明確規(guī)定，各防雷區(qū)交接處，必須進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)；尤其建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)房等弱電機(jī)房，遭受直擊雷的可能性比較小，所以在此處除采取電涌保護(hù)器進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)外，還應(yīng)采用等電位聯(lián)結(jié)方式來進(jìn)行防雷保護(hù)，本文不再敘述。
作為電氣設(shè)計(jì)人員都非常清楚，建筑物的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既簡(jiǎn)單又繁瑣的內(nèi)容，但對(duì)建筑物的安全使用，電氣設(shè)備的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，所以還有待于各位電氣設(shè)計(jì)人員作進(jìn)一步的研究與探討；同時(shí)必須嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范，善為謀劃，精心設(shè)計(jì)。本文僅此設(shè)計(jì)作了一點(diǎn)粗淺的探討，所以文中不足之處，望同行不吝賜教。
參考文獻(xiàn)
1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94（2000年版）北京中國(guó)計(jì)劃出版社2001
［關(guān)鍵詞］建筑物防雷設(shè)施裝置間距跨步電壓埋地深度接地電阻
一、前言
在建筑物防雷設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)一、二級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)比較重視，疏漏差錯(cuò)很少，但對(duì)大量的三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)卻常有忽視。由于設(shè)計(jì)質(zhì)量管理規(guī)定：對(duì)于一般工程的電氣設(shè)計(jì)允許可以不要計(jì)算書，因此許多設(shè)計(jì)人員對(duì)三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)，不再進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，僅憑經(jīng)驗(yàn)而設(shè)計(jì)。對(duì)于防雷設(shè)施的是否設(shè)置及防雷設(shè)施的各種安全間距未進(jìn)行計(jì)算、驗(yàn)算，因此造成大量的三級(jí)防雷的建筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工存在較大的的盲目性，使有些工程提高了防雷級(jí)別，增加了工程造價(jià)，而有些工程卻未按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工，造成漏錯(cuò)，帶來很大隱患和不應(yīng)有的損失。
二、建筑物防雷規(guī)范的概述及比較
現(xiàn)今建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)有1993年8月1日起實(shí)施的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》?JGJ/T16－92?推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1994年11月1日起實(shí)施的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》?GB50057－94?強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。GB50057－94使建筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工逐步與國(guó)際電工委員會(huì)?IEC?防雷標(biāo)準(zhǔn)接軌，設(shè)計(jì)施工更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。
GB50057－94將民用建筑分為兩類，而JCJ/T16－92將民用建筑防雷設(shè)計(jì)分為三級(jí)，分得更加具體、細(xì)致、避免造成使某些民用建筑物失去應(yīng)有的安全，而有些建筑物可能出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。為更好的掌握IEC、GB50057－94、JCJ/T16－92三者的實(shí)質(zhì)，特?fù)衿渲饕獥l款列于表1。且后面的分析、計(jì)算均引自JCJ/T16－92中的規(guī)定。
三、預(yù)計(jì)的年雷擊次數(shù)確定設(shè)置防雷設(shè)施
除少量的一、二級(jí)防雷建筑物外，數(shù)量眾多的還是三級(jí)防雷及等級(jí)以外的建筑物防雷，而對(duì)此類建筑物大多設(shè)計(jì)人員不計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N，使許多不需設(shè)計(jì)防雷的建筑物而設(shè)計(jì)了防雷措施，設(shè)計(jì)保守，浪費(fèi)了人、材、物?，F(xiàn)計(jì)算舉例說明：
例1：在地勢(shì)平坦的住宅小區(qū)內(nèi)部設(shè)計(jì)一棟住宅樓：6層高?層數(shù)不含地下室，地下室高2.2m?，三個(gè)單元，其中：長(zhǎng)L=60m，寬W=13m，高H=20m，當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤誘d=33.2d/a，由于住宅樓處在小區(qū)內(nèi)部，則校正系數(shù)K=1。
據(jù)JCJ/T16－92中公式?D?2－1?、?D?2－2?、?D?2－3?、?D?2－4?得：與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積?km2?：Ae=?L?W＋2?L＋W?H?200－H?＋πH?200－H??×10－6=?60×13＋2（60＋13）20（200－20）＋3.14×20（200－20）?×10－6=0.02084?km2?
建筑物所處當(dāng)?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋?/p>
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/?km2?a?
建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475?次/a?
據(jù)JCJ/T16－92第12.3.1條，只有在N≥0.05?GB50057－94中：N≥0.06?才設(shè)置三級(jí)防雷，而本例中：N=0.0475<0.05，且該住宅樓在住宅樓群中不是最高的也不在樓群邊緣，故該住宅樓不需做防雷設(shè)施。
根據(jù)以上計(jì)算步驟，現(xiàn)以L=60m，W=13m，分別以H=7m、10m、15m、20m四種不同的高度，K值分別取1，1.5，1.7，2，Ng=2.28?km2?a?進(jìn)行計(jì)算N值，計(jì)算結(jié)果見表2。
從表2中的數(shù)據(jù)可知，在本區(qū)內(nèi)：①當(dāng)K=1時(shí)，舉例中的建筑物均N<0.05，不需設(shè)置防雷設(shè)施。②當(dāng)K=1.5時(shí)，即建筑物在河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的或特別潮濕的建筑物，在高度達(dá)15m或以上者，必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。③當(dāng)K=1.7時(shí)，即金屬的磚木結(jié)構(gòu)的建筑物，高度達(dá)7m及以上者，必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。④當(dāng)K=2時(shí)，即建筑物位于曠野孤立的位置，高度達(dá)7m?兩層以上者，均設(shè)置三級(jí)防雷措施。
可見，有的建筑物在20m的高度，卻不需設(shè)置防雷措施，而有的建筑物高度在7m，就必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。關(guān)鍵因素在于建筑所處的地理位置、環(huán)境、土質(zhì)和雷電活動(dòng)情況所決定。
同時(shí)在峻工的工程中，我們也看到，例1中的民用建筑物，有許多類似的工程不該設(shè)置防雷卻按三級(jí)防雷設(shè)計(jì)施工了，施工后的防雷接地裝置如圖1所示。
其中8組引下線均利用結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱的4?12主筋，水平環(huán)路接地體埋深1m，距樓外墻1m。以上鋼材均為鍍鋅件，則共需鍍鋅鋼材0.192t，人工費(fèi)2950元，定額預(yù)算工程直接費(fèi)約0.75萬元。類似這種三級(jí)防雷以外的住宅樓、辦公樓及其他民用建筑，在我們地區(qū)1998年約竣工600～800棟，僅增設(shè)的防雷設(shè)施其工程直接費(fèi)約為450～600萬元。以此類推，在全省、全國(guó)因提高防雷等級(jí)而提高工程造價(jià)?浪費(fèi)?的數(shù)字是巨大的。因此，設(shè)計(jì)人員對(duì)民用建筑物的防雷設(shè)計(jì)必須對(duì)建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合具體條件，確定是否設(shè)置防雷設(shè)施。
四、防雷設(shè)施與人、金屬管道等的安全距離
1.雷電流反擊電壓與引下線間距的關(guān)系
當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí)，雷擊電流通過敷設(shè)在樓頂?shù)谋芾拙W(wǎng)，經(jīng)接地引下線至接地裝置流入地下，在接地裝置上升高的電位等于電流與電阻的乘積，在接地引下線上某點(diǎn)?離地面的高度為h?的對(duì)地電位則為
Uo=UR＋UL=IkRq＋L?1?
式中Ik―雷電流幅值?kA?
Rq―防雷裝置的接地電阻?Ω?
L―避雷引下線上某點(diǎn)?離地面的高度的為h?到接地裝置的電感?μH?
雷電流的波頭陡度?kA/μH?
?1?式中右邊第一項(xiàng)?UR即IkRq?為電位的電阻分量，第二項(xiàng)?UL?即?為電位的電感分量，據(jù)GB50057－94有關(guān)規(guī)定，三類?級(jí)?防雷建筑物中，可取雷電流Ik=100kA，波頭形狀為斜角形，波頭長(zhǎng)度為10μs，則雷電流波頭陡度==10kA/μs，取引下線單位長(zhǎng)度電感Lo=1.4μH/m，則由?1?式可得出
Uo=100Rq＋1.4×h×10=100Rq＋14h?kV??2?
根據(jù)?2?式，在不同的接地電阻Rq及高度h時(shí)，可求出相應(yīng)的Uo值，但引下線數(shù)量不同，則Uo的數(shù)值有較大差異。下面以例1中引下線分別為4、8根?假定每根引下線均流過相同幅度的雷擊電流，且忽略雷電流在水平避雷上的電阻及電感壓降?，計(jì)算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知，接地電阻?Rq?即使為零，在不同高度的接地引下線由于電感產(chǎn)生的電位?電感分量?也是相當(dāng)高的，同樣會(huì)產(chǎn)生反擊閃絡(luò)。
2.引下線與人體之間的安全間距
雷擊電流流過引下線及接地體上產(chǎn)生的雷擊電壓，其電阻分量存在于雷電波的持續(xù)時(shí)間?數(shù)十μs?內(nèi)，而電感分量只存在于波頭時(shí)間5μs內(nèi)，因此兩者對(duì)空氣絕緣作用有所不同，可取空氣擊穿強(qiáng)度：電感UL=700kV/m，電阻ER=500kV/m?；炷翂Φ膿舸?qiáng)度等于空氣擊穿強(qiáng)度，磚墻的擊穿強(qiáng)度為空氣擊穿強(qiáng)度的一半。
據(jù)表3計(jì)算的數(shù)據(jù)，下面計(jì)算引下線與人體之間的安全距離。因每組引下線利用構(gòu)造柱中的4?12鋼筋，可以認(rèn)為引下線與人體、金屬管道、金屬物體之間為空氣間隔，且認(rèn)為引下線與空氣之間間隔層為抹灰層，可忽略不計(jì)。
?1?當(dāng)引下線為4組時(shí)，人站在一層，h1=3m，Rq=30Ω，則URI=750kV?UL1=10.5kV?人體與引下線之間安全距離L安全1>
?方可產(chǎn)生的反擊。人站在5層，h2=15m，Rq=30Ω，則：UR2=750kV?U12=52.5kV?則安全距離L安全2>
1.575m<1.83m。在上述兩個(gè)房間內(nèi)，保持如此的距離是很難做到的，因此存在很危險(xiǎn)的雷電壓反擊。
（2）當(dāng)引下線為8組時(shí)，當(dāng)站在一層房間內(nèi)，h1=3m，Rq=30Ω，則UL1=5.25kV?UR1=3.75kV?則安全間距L安全1>
0.757m。人站在5層時(shí)，h2=15m?則UL2=26.25kV?UR2=375kV?則安全間距L安全2>
可見，引下線數(shù)量增加一倍，安全間距則減小一半。因此設(shè)置了防雷設(shè)施后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)置引下線的數(shù)量及間距。同時(shí)建議可縮短規(guī)范內(nèi)規(guī)定的引下線間距，多設(shè)一定數(shù)量的引下線，可減少雷電壓反擊現(xiàn)象。這樣處理，對(duì)增加工程造價(jià)微乎其微。
3.引下線與室內(nèi)金屬管道、金屬物體的距離
?1?當(dāng)防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時(shí)，按例一中數(shù)據(jù)：樓頂?shù)囊戮€高度h=Lx=20m，Rq=30Ω時(shí)，據(jù)JCJ/T16－92第12.5.7條規(guī)定，Lx<5Rq=5×30=150m，則
Sal≥0.2Kc?Ri＋0.1Lx?
式中Kc―分流系數(shù)，因多根引下線，取0.44
Ri―防雷接地裝置的沖擊電阻，因是環(huán)路接地體，Ri=Rq=30Ω
Sal―引下線與金屬物體之間的安全距離/m
則
Sal≥0.2×0.44×?30＋0.1×20?=2.816m。
?2?當(dāng)防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時(shí)，按式?12.3.6－3?，Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上計(jì)算的Sal≥2.816m，Sa2≥0.66m，在實(shí)際施工時(shí)，均很難保證以上距離，因?yàn)榻饘俟艿揽繅?.1m左右安裝，又由于Sa2≤Sal，因此可將防雷接地裝置與金屬管道的埋地部分連接起來，同時(shí)，在樓層內(nèi)應(yīng)將引下線與金屬管道?物體?連接起來，防止雷電反擊。
4.引下線接地裝置與地下多種金屬管道及其它接地裝置的距離Sed
據(jù)JCJ/T16－92第12.5.7條及公式?12.3.6－4?：Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m，而在實(shí)際施工中，地下水暖管道交錯(cuò)縱橫，先于防雷及電氣接地裝置施工，等施工后者時(shí)，已經(jīng)很難保證Sed≥3.96m了，也難于保證不應(yīng)小于2m的規(guī)定，因此可將防雷接地裝置與各種接地裝置共用，即實(shí)行一棟建筑一個(gè)接地體。將接地裝置與地下進(jìn)出建筑物的各種金屬管道連接起來，實(shí)行總等電位聯(lián)結(jié)。
綜上所述，在實(shí)行一棟建筑一個(gè)總帶電位聯(lián)結(jié)、一個(gè)共用接地體的措施后，在樓頂部應(yīng)將避雷帶?針?與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接起來，在每層內(nèi)的建筑物內(nèi)應(yīng)實(shí)行輔助等電位聯(lián)結(jié)，即引下線在經(jīng)過各個(gè)樓層時(shí)，將它與該樓層內(nèi)的鋼筋、金屬構(gòu)架全部聯(lián)結(jié)起來，于是不論引下線的電位升到多高，同樓層建筑物內(nèi)的所有金屬物?包括地面內(nèi)鋼筋、金屬管道、電氣設(shè)備的安全接地?都同時(shí)升到相同電位，方可消除雷電壓反擊。
五、跨步電壓與接地裝置埋地深度
跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點(diǎn)的電位差，一般取人的跨距0.8m內(nèi)的電位差。跨步電壓的大小與接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電位幅值等諸多因素。當(dāng)接地體為水平接地帶時(shí)，
?3?
式中ρ―土壤電阻率/?Ω.m?
L―水平接地體長(zhǎng)度m
Ik―雷電流幅值kA
K―接地裝置埋深關(guān)系系數(shù)，見表4
Ukmax―跨步電壓最大值?kV?
按例一中的接地裝置計(jì)算，接地體長(zhǎng)度L=146m，取Ik=150k，土質(zhì)為砂粘土，ρ=300Ω.m，則按埋深深度0.3m，0.5m，0.8m，1m時(shí)相應(yīng)的K值取2.2，1.46，0.97.0.78。按?3?式計(jì)算：
其Ukmax值分別為107.97，71.66，47.61，38.28/kV。
世界各國(guó)根據(jù)發(fā)生的人身沖擊觸電事故分析，認(rèn)為相當(dāng)于雷電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)人體能承受的跨步電壓為90～110kV。從計(jì)算結(jié)果可知，該工程的防雷接地體埋深0.8m時(shí)，跨步電壓已在安全范圍內(nèi)。JCJ/T16－92第12.9.4規(guī)定接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m，第12.9.7條規(guī)定：防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應(yīng)小于3m，當(dāng)小于3m時(shí)，接地體局部埋深不應(yīng)小于1m，或水平接地體局部包以絕緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻，因此還是以埋深大于1m時(shí)為好。這樣處理，只增加少量工程造價(jià)，卻將接地裝置處理得更加安全可靠，起到事半功倍的效果。
若采用基礎(chǔ)和圈梁內(nèi)鋼筋作為環(huán)形接地體，但由于三級(jí)防雷的建筑物大多為毛石基礎(chǔ)，毛石基礎(chǔ)上的圈梁埋地一般為0.3m左右，較淺根本達(dá)不到防止危險(xiǎn)的跨步電壓需將接地裝置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做為環(huán)形接地體?指三級(jí)防雷建筑物?。
六、區(qū)別工頻、沖擊接地電阻
工頻、沖擊接地電阻兩者的區(qū)別及關(guān)系，許多施工技術(shù)人員不能區(qū)別與明晰，使部分工程的防雷裝置接地電阻已達(dá)到設(shè)計(jì)值，而仍然盲目采用降阻措施，增加了工程造價(jià)。
工頻接地電阻是按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻。可以認(rèn)為是接地體20m以內(nèi)土壤的流散電阻，距接地體20m以外的大地是電氣上的零電位點(diǎn)。用接地電阻測(cè)量?jī)x測(cè)量的電阻，即為工頻接地電阻。
自表4中可知，當(dāng)接地體為環(huán)繞建筑物的環(huán)路接地體與敷設(shè)于陶粘土、沼澤地、黑土、砂質(zhì)粘土等電阻率ρ≤100Ω的土壤內(nèi)的接地體，其工頻接地電阻與沖擊電阻相等。但當(dāng)敷設(shè)于砂、砂礫、礫石、碎石、多巖山地的環(huán)境時(shí)，其工頻接地電阻是沖擊接地電阻的2～3倍。因此如在上所述地面內(nèi)敷設(shè)接地體時(shí)，如用接地電阻儀測(cè)出的工頻接地電阻，只要不超過設(shè)計(jì)要求的沖擊接地電阻值的2～3倍，即可為符合設(shè)計(jì)要求，不需再采取降阻措施。如不分析接地裝置敷設(shè)地點(diǎn)的土質(zhì)、接地環(huán)境條件，發(fā)現(xiàn)接地電阻儀搖測(cè)值大于設(shè)計(jì)要求值，就盲目再增加人工接地體或采用降阻劑來追求達(dá)到設(shè)計(jì)值，必須造成人力、物力浪費(fèi)，提高了工程造價(jià)，而這一現(xiàn)象卻有普遍性。
(1)古建筑為體現(xiàn)福祥，大多都會(huì)在建筑的大殿正脊中部埋設(shè)有金屬寶盒。有些建筑的房頂內(nèi)部還設(shè)有錫背，極大地增加遭受雷擊的概率。另一方面來說，我國(guó)的古建筑風(fēng)格本身就存在著雷擊的危險(xiǎn)，像是飛檐、翹角、梁柱、屋脊、吻獸、塔剎等構(gòu)架都是突出建筑輪廓的，這就會(huì)造成安全隱患。
(2)古建筑分布在比較空曠的風(fēng)景區(qū)、江河湖泊的附近等區(qū)域，極易遭受雷擊。
(3)從古建筑選址的地理環(huán)境可知，其修建的場(chǎng)地一般地勢(shì)都是比較高的，為了顯示其高貴壯觀，位置還比較突出，這都會(huì)加大遭受雷擊的可能性。還有些古建筑比較講究風(fēng)水，其四周一般都會(huì)有高大的樹木，而且都是成片的分布，這些高大的樹木會(huì)增大遭受雷擊的可能性。
(4)為了保護(hù)古建筑，國(guó)家也相繼出臺(tái)了一系列的規(guī)定，但畢竟是有限的，再加上古建筑本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)架不能夠被二次改造，所以有些建筑還是存在著很大的問題，其防雷設(shè)施的安裝及使用均未達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。
2關(guān)于古建筑防雷類別的分類與確定
我國(guó)建筑防雷標(biāo)準(zhǔn)是按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057－1994(2000版))來作為建筑的建設(shè)與后期維修中的防止雷擊標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行的。另外在GB50165－1992第3、4、5條做了以下大致的規(guī)范:對(duì)于不同的建筑的防雷要求不同，它是根據(jù)防雷的裝置與構(gòu)造的不同來變換的。對(duì)于國(guó)家一類的古建筑要進(jìn)行專門的研究，分析并制定出有效的防雷保護(hù)措施;關(guān)于二類古建筑的保護(hù)，要求是按照一類民用建筑的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行保護(hù);對(duì)于三類的古建筑，要嚴(yán)格的執(zhí)行第二類民用建筑物來考慮，盡量做到很好的保護(hù)古建筑與建筑內(nèi)的文物。另外，我國(guó)的古建筑的防雷分類也是有特定的標(biāo)準(zhǔn)的，要求是必須要根據(jù)其重要性與使用性質(zhì)來確定，并且規(guī)定國(guó)家級(jí)的文物保護(hù)單位的古建筑大小至少要分為二類以上的防雷建筑物，盡量避免稀有文物的損失與破壞。
3古建筑設(shè)計(jì)的防雷措施
在具體的古建筑物防雷設(shè)施中，要根據(jù)條件的不同來分別進(jìn)行不同的防雷設(shè)施的安裝。我們可以大體的將防雷措施分為內(nèi)、外部防雷，就是可以按照建筑物對(duì)雷電的感應(yīng)程度不同分為若干個(gè)不同的防雷區(qū)，這些防雷區(qū)有專門的功能要求，并做了不同的規(guī)定:直接接受雷擊不采取任何的防護(hù)措施非保護(hù)區(qū)，沒有任何的保護(hù)方法，這些區(qū)域會(huì)直接遭受雷擊，天空中的雷電周圍的電磁場(chǎng)沒有任何的衰減;直接接受雷擊但受保護(hù)的防護(hù)區(qū)，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的特點(diǎn)就是電磁場(chǎng)沒有減弱，但是這個(gè)區(qū)域內(nèi)的大部分物體都很少遭受雷擊，并且所有的建筑物都是暴露在空曠的空間內(nèi)。第一防雷擊的保護(hù)區(qū)，這一保護(hù)區(qū)簡(jiǎn)稱LPZ1，它的特點(diǎn)就是從空中流來的電磁場(chǎng)得到了一定的減弱，其結(jié)果與作用就是這個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有物體都能夠有效的避免直接遭受雷擊;第二防止雷擊保護(hù)區(qū)，這一區(qū)域可以減少所導(dǎo)引的雷電流或電磁場(chǎng)而引起的后續(xù)防護(hù)區(qū);防雷擊后續(xù)防護(hù)區(qū)，這個(gè)防護(hù)區(qū)的具體要求就是進(jìn)一步減少雷電電磁脈沖，以此來達(dá)到保護(hù)水平高的標(biāo)準(zhǔn)。
3.1直擊雷的防護(hù)措施
我們大致的了解一下過去的外部防雷設(shè)施，從以前的防雷經(jīng)驗(yàn)上總結(jié)來看，傳統(tǒng)的避雷裝置一般是由接閃器、引下線和接地裝置來組成的。接閃器通常有避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)這樣的三種部件。接閃器都是安裝在建筑物的頂部，其功能與作用就是要把高空中的雷電引下來。然后接閃器的下部會(huì)和引下線的上部緊密的相連，接閃器的下部件就會(huì)和接地的裝置相連，它的作用類似有一條通路的導(dǎo)線，把接閃器引下來的雷電順利的流到接地裝置，這樣接地裝置會(huì)埋于地面很深的地方，就可以把大電流疏散到大地中去。另外除了以上的要求外還有一些特殊的要求:
(1)在避雷裝置的安裝時(shí)，要盡量采用長(zhǎng)度比較短的避雷針。
古建筑的寶貴之處是由于其保存著其原始原貌，所以在安裝避雷裝置的時(shí)候，要在滿足要求的前提下盡量保存其原始面貌，這樣的話就能夠盡最大可能的滿足建筑物的旅游價(jià)值和觀賞價(jià)值。另外我們要合理科學(xué)的鋪設(shè)避雷設(shè)施，一般的情況下，我們會(huì)在建筑物屋面的正脊、斜脊等地方安裝。同時(shí)要盡量避免直、銳角彎曲，采用圓弧狀的彎曲，并且其引下線的彎曲弦長(zhǎng)應(yīng)該大于對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)的1/10。
(2)避雷裝置中的引下線應(yīng)該環(huán)繞古建筑的四周、墻面鋪設(shè)，兩條引下線的平均距離為18m。
為了保證古建筑正面的足夠美觀，原則上是不能鋪設(shè)引下線的，但是為了安全，所以在鋪設(shè)引下線的過程中，要盡量隱蔽鋪設(shè)安裝。另外，在一些面闊較大的錢物避雷帶要盡量的選用直徑較大的材料來進(jìn)行鋪設(shè)，在兩端的引線也要加大材料的直徑。同時(shí)要增加引線的數(shù)目，這樣能夠做到有效的分流。在鋪設(shè)的時(shí)候要嚴(yán)格按照操作規(guī)范來進(jìn)行。
(3)在古建筑的的不同地域要根據(jù)游客的分布和集中程度來采取不同的均壓措施。
如:在寬度較為狹窄的古建筑周圍可以采用水平圈式的接地裝置，這樣的話，要特別注意保持接地裝置與地下管線的安全距離，避免引下來的雷電擊穿地下管線。
3.2關(guān)于側(cè)面雷擊的應(yīng)對(duì)措施
在古建筑的防雷措施方面，我們可以根據(jù)古建筑物的地理位置來確定防側(cè)擊雷的方法。如在山區(qū)地帶亦或是在空曠的古建筑物周圍，要確定需要進(jìn)行防雷的均壓帶，并且使均壓帶和建筑物四周的金屬物體進(jìn)行接地。最基礎(chǔ)的安全要求就是窗上的玻璃沒有空洞，因?yàn)樵谏揭暗貛Ю纂娍赡軙?huì)以雷球的狀態(tài)鉆進(jìn)室內(nèi)。還要特別注意一下樹木與建筑物的安全距離。
3.3做好建筑物內(nèi)部的防雷措施
古建筑的內(nèi)部防雷就是指的減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次危害。在加強(qiáng)建筑物的外部防護(hù)措施的同時(shí)，也不能夠放松對(duì)于內(nèi)部防雷的建設(shè)安裝，它大致可以分為地位連接、加裝避雷器和合理布線等一系列措施。在我國(guó)重點(diǎn)保護(hù)文物的古建筑內(nèi)，一般都設(shè)有消防、報(bào)警和監(jiān)控設(shè)備等，然而這些弱電系統(tǒng)的雷電感應(yīng)的危害很大，因此加強(qiáng)內(nèi)部防雷顯得尤為重要。
4在古建筑防雷工程中需要注意的問題
我們發(fā)現(xiàn)，很多古建筑的建筑地理位置都不是很好，大都處于高山、險(xiǎn)峻的地帶，這樣地理不佳的問題就會(huì)在一定程度上增加防雷工程施工的難度。另外，考慮到為了使古建筑保持良好的藝術(shù)價(jià)值和觀賞價(jià)值，防雷工程施工時(shí)就要小心，隱蔽。除此之外還有一些技術(shù)指標(biāo)不能夠達(dá)標(biāo):
(1)我國(guó)對(duì)于古代建筑的統(tǒng)一避雷施工標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使得文物保護(hù)人員難以保持一個(gè)合理的尺度，可能會(huì)存在著想要很好的保護(hù)古建筑，加大防雷措施，但會(huì)減弱古建筑的魅力。否則就會(huì)使得古建筑風(fēng)韻猶存，但處于極易破壞的狀態(tài)下。
(2)我國(guó)的古建筑大都是以木材為主，但是現(xiàn)代的避雷裝置都是一些沉重的金屬，這樣就很容對(duì)古建筑造成傷害。
(3)在古建筑地面四周的引下線的間距很難達(dá)到技術(shù)規(guī)范的要求，加上古建筑的墻體形狀不一，也極大地增加了施工的難度。
5結(jié)論
1.1內(nèi)部防雷系統(tǒng)內(nèi)部防雷主要分為防雷電波侵入，防反擊以及防雷電感應(yīng)。優(yōu)秀的內(nèi)部防雷系統(tǒng)能更好的減少建筑物內(nèi)部的雷電流和其產(chǎn)生的電磁效應(yīng)所造成的危害，并且及時(shí)防止造成不必要的損失。內(nèi)部防雷主要采取等電位連接、屏蔽等手段。在智能樓宇內(nèi)也需要電磁兼容的措施，為了使智能樓宇內(nèi)的設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)功能障礙以及設(shè)備損壞的問題，應(yīng)當(dāng)建立構(gòu)成布線系統(tǒng)來防止在設(shè)備內(nèi)部自身傳導(dǎo)干擾和外來干擾。其主要原因都是由于超高電壓，大功率輻射電磁場(chǎng)，自然雷擊放電。這些現(xiàn)象都將會(huì)影響測(cè)試結(jié)果嚴(yán)重可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此對(duì)智能樓宇建筑內(nèi)部的設(shè)備的保護(hù)措施是我們需要注意的。
1.2外部防雷系統(tǒng)智能建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷，我們通過共用接地系統(tǒng)和泄流通路來保護(hù)建筑物自身不遭受雷擊。①智能建筑需要建立綜合的共用接地系統(tǒng)。因?yàn)樵谥悄軜怯顑?nèi)存在著許多交流、直流設(shè)備，其中線路縱橫交錯(cuò)，因此應(yīng)該將智能樓宇建筑里的直流工作地、安全保護(hù)地、交流工作地與建筑施工過程中為防雷所用作的鋼筋緊密連接，形成一個(gè)完整的共用接地體。這樣就大大減少了在接地線之間存在著電位差的可能性，也消除了感應(yīng)過電位的反擊現(xiàn)象，從而保證了高科技設(shè)備的正常工作。②足夠的泄流通路和均壓措施通過在建筑物鋼筋混凝土的鋼筋來制作防雷引下線，并且從屋頂?shù)牟课痪烷_始增多分路，用來分散各個(gè)導(dǎo)體上的雷電流的數(shù)量。而由于智能樓宇大多數(shù)為高層，還應(yīng)該采取防側(cè)擊雷措施，在智能樓宇中間的部位將建筑的外圈梁鋼筋焊接連通形成均壓環(huán)，同時(shí)與防雷引下線相連。通過充分利用建筑物自身的柱鋼筋、樁基鋼筋、屋頂樓面鋼筋、各圈梁鋼筋等，將它們細(xì)致的焊接，形成良好的雷電流泄流通路以阻止側(cè)擊雷造成危害。
2.智能防雷新技術(shù)
一種新的技術(shù)的要求，必然催生出相應(yīng)的處理技術(shù)，隨著我國(guó)智能建筑物各項(xiàng)電氣設(shè)備的日益復(fù)雜化，以及智能建筑物中電氣設(shè)備的種類的繁雜化，大量的科研技術(shù)人員投入到了智能防雷技術(shù)的研發(fā)中去，目前已經(jīng)研發(fā)出一種應(yīng)用效果比較合理的新型防雷技術(shù)。該技術(shù)徹底克服了傳統(tǒng)避雷技術(shù)中被動(dòng)接閃、二次雷擊效應(yīng)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因此，受到廣大建筑施工單位和群眾的喜愛，發(fā)展前景非常好。它的基本原理是，發(fā)生閃電前的地面和云層之間有一個(gè)電勢(shì)差可以作為避雷針的能源，在雷擊即將發(fā)生的時(shí)候提前產(chǎn)生一個(gè)向上先導(dǎo)，形成一個(gè)雷電優(yōu)先通路，克服了傳統(tǒng)避雷針被動(dòng)的迎接閃電的不足，從而大幅度的提高了防雷保護(hù)的范圍。在智能建筑中的電子設(shè)備大部分采用了超大規(guī)模的集成電路，因此其本身很容易在高電壓、高電流的情況下被燒毀。因此以前的避雷針防雷、電源防雷等方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)建筑領(lǐng)域智能樓宇防雷的需求。當(dāng)雷擊發(fā)生的時(shí)候?qū)?huì)產(chǎn)生較大的電場(chǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域內(nèi)的電位快速升高，大大高于其它區(qū)域，而作為電的良導(dǎo)體，很容易在電位不相等時(shí)對(duì)雷電產(chǎn)生影響形成感應(yīng)，從而遭遇雷害。
3.結(jié)束語
