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摘要：随着经济建筑的快速发展，高层建筑已经成为城市化发展程度的代表。但对于施工设计人员来说，高层建筑的电气设计及防雷设计一直是个难题。因此，加强高层建筑电气设计的防雷设计的科学研究十分重要。文中笔者结合自身多年工作经验，详细分析了高层建筑防雷设计的特点，并提出了一些解决措施，以供大家参考。
关键词：高层建筑、电气设计、防雷技术
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
近几年，在经济迅速发展的带动下，建筑行业有了很大的进步，但面临这城市用地越来越少，各个大中型城市的高层建筑开发进行的如火如荼。为了满足建筑需求，在高层建筑中安装的电气设备各式各样，如控制系统、通信系统、消防系统、智能系统等，但随着电气设备的增多，在雷雨天气下很容易遭受到雷击，进而发生一些不必要的事故。文中笔者主要分析了高层建筑电气设计防雷设施的设计，以供参考。
二、雷击的破坏作用
云层之间含有不均匀量的正、负电荷，大地中也积有大量的负电荷，一旦云层活动频繁，云层就可能发生相撞，正负电荷的接触就会引起强大的放电现象，也就是雷击现象。雷击现象不但会出现在云层间，而且还会发生在云层同大地之间，现实生活中我们所进行的避雷活动，主要是针对的对象就是云层同大地间的雷击，因为这种雷击可能会严重威胁到建筑物或者人、畜的安全，因此，为了能够尽量减少雷击的危害，必须做好提前的应对防护措施。通常，雷击具有下列几个特点：
1、直击雷。指的是雷电同高层建筑物的楼顶发生直接接触，在瞬时会出现强大的放电现象，电流会随着导体直接进入建筑内部，严重威胁到人们的生命财产安全，因此，如果能够做好避雷措施，比如设置避雷针等，将电流引入地表，就可以将雷击对高层建筑的危害降到最低。
2、雷击波冲击。指的是雷击产生的瞬间强大电流随着电线、天线等外部设备进入建筑内部，这种情况下，建筑物内部的电气设备会受到直接的破坏，此外电路的短路等，也可能引起建筑物内部的着火等恶劣现象。
3、感应性电压。建筑物外部设备除了电缆、天线外，还会有金属管道或者其他的设备，一旦出现雷击，雷电瞬间的电流会被避雷针引入地下，然而这个过程中建筑物周围会出现强烈的电磁场，此外，建筑物外部设备在雷电的作用下，同样也会出现感应性电压，这个电压同建筑物周围的电磁场就会产生瞬间的交互作用，这个交互作用可能会导致电子设备存储的数据、资料等丢失。
4、地电位反击。虽然避雷针可以瞬间将雷电的强大电流引入地表，但是地表的雷电会产生反击的作用，造成地表防护网要瞬间经历高压的作用，这就可能对地表的接电设施产生严重危害。
三、高层建筑的特点及对防雷的要求
高层建筑与一般建筑不同，它具有以下特点:
1、功能多———现代高层建筑往往把居住、娱乐、商业、办公等功能集于一身，形成多元化功能。
2、内部配套设备多———由于这些建筑物的功能多，标准高，要求有舒适的生活环境以及现代化的办公、管理、娱乐、生活等手段，因此，内部配套的设施相当多。比如空调机房、制冷机房、生活及消防水泵房、汽车库及变电所等。
3、人员密度高———这类建筑内居住着大批人员，尤其是文化娱乐、商业场所的人员密度更高。
4、裝修标准及工程造价高。
5、保安要求高———这类建筑内居住着大批人员并拥有众多的贵重设备，所以必须保证高度安全。
以上特点决定了该类建筑的防雷装置设计必须满足以下两方面的要求:一是要保证建筑物安全可靠。高层建筑造价高，人员集中，建筑物的安全直接关系到财产和人员的安全。在进行高层建筑的防雷装置设计时，必须做到安全、可靠，使其在建筑物遭受雷击时能充分发挥作用，保证建筑物的安全。二是防雷装置应力求简单，便于施工。高层建筑必然采用钢筋混凝土结构或钢结构，应充分利用建筑物本身的金属物作为防雷装置的一部分，并考虑经济、安全可靠、电磁屏蔽、美观、维护简单及施工方便等因素，来设计建筑物的防雷装置。
四、高层建筑电气防雷设计防护措施
高层建筑电气防雷设计中应注意的防护措施包括接闪、分流、均压、屏蔽、接地、合理布线。
1、接闪指的是在一定范围内的雷电不能随意的选择放电通道,而只能按照人们设计的通道进行释放,将雷电释放到大地中去。这种措施能够保护电气设备和自动控制系统免于受到雷击的威胁,使其永远处在一个相对安全的环境当中。
2、分流分流技术是现代防雷技术重点发展的措施,是保护电子设备和电子系统的有效手段。分流指的在所有室外导体,如天线、电话线、电源线等,和防雷装置和基地线间并联一种避雷装置,当雷击产生的电压沿着这些导体进入室内时,避雷装置的电阻迅速降低,接近短路,雷电产生的电流就由此分流入地了。宙电波电流在分流后,仍会有少量电流进入电子设备中,这对于不耐高压的设备来说是非常危险的。
3、均压均压指的是将建筑物内的各个部位都形成相等的电位。如果建筑物中的钢筋结构和各种金属线路形成一个整体,那么建筑物中自然不会出现电位差,这样就能保证建筑物内不会产生跨步电压,对防止雷电对电气设备及人体的危害很有好处。钢筋混凝土结构中钢筋相互焊接在一起,最容易实现等电位的条件。在建筑设计时,要把接闪装置和建筑物的梁、柱牢固的连接在一起,再把各种金属设备和金属管线和它连接在一起,这样就形成了很好的等电位结构,也是符合防雷装置的要求的。
4、屏蔽屏蔽是为了使建筑物内的电子设备、通信系统和自动控制系统免于受到雷击的危害。室内的这些设备容易受到电磁波的干扰,同时由于其本身的耐压能力低,有时打雷或接闪时,也会受到电磁波的影响,甚至其他建筑物接闪时,还会受到从此处传来的电磁波的影响。所以,在建筑物设计时应尽量选择钢筋作为建筑物的主要建材,使建筑物形成一个等电位的网状结构,使雷击电流实现有效的分流,从而实现屏蔽。同时要考虑结构的构造因素,因为结构的构造不同,钢筋的密度不同,设计人员要根据实际需要来设计钢筋的密度。屏蔽不仅能轻松的解决等电位和分流问题,而且对预防雷击电磁波也很有效。
5、接地接地指的是将流入防雷系统的电流释放到大地,避免使电流能量集中在某一个部位,对被保护设施造成损害。良好的接地才能有效的释放能量,避免发生电压反击。过去的旧规范要求设备单独接地,但是这种做法现在已经不被提倡,而是改为和防雷接地系统共用接地设备。接地是防雷系统中最根本的要求,如果接地质量不合格,则防雷设施的防雷效果都不能表现出来。
6、合理布线合理布线是为了使防雷技术获得更好的效果。现代建筑和电视、电话、照明等电器的管线息息相关,在进行防雷设计时必须把这些因素考虑在内。为了保证接闪时这些管线免受影响,我们要遵照下面的做法:首先要把这些管线放在金属管内,实现屏蔽;其次,要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心,缩小电磁波感应的范围。除了考虑管线的布局和屏蔽以外,还应该在必要的线路上加装避雷装置。
防雷是建筑物必须考虑的一个因素,而且电气设备在建筑物中的使用越来越广泛,其受到雷击的概率也大大增加。因此,加强对高层建筑电气设计中防雷技术的研究已经非常必要,我们的电气设计人员要积极学习国外防雷设计经验,不断丰富国内防雷设计方面的漏洞。
五、结语
综上所述，高层建筑电气设计的防雷技术是一个异常复杂的问题,雷击过电压和感应过电压的影响不可能只通过单纯的几种防雷设备和防雷方法就能完全解决,必须从雷击的入侵途径,结合实际情况,对可能产生雷击的因素进行考虑,把雷击危害降低到最低点，避免不必要的损伤。
参考文献：
[1] 毛湘丽：《高层建筑雷电保护与设备接地系统》，《工程设计与研究》，1999年03期
[2] 吴浩：《浅谈高层建筑住宅电气设计》，《科协论坛(下半月)》，2007年01期
[3] 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》，《产业与科技论坛》，2011年04期
[4] 刘志军：《浅谈高层建筑的电气设计原则》，《科技信息》，2010年35期
关键词：高层建筑、电气设计、防雷技术
中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
近几年，在经济迅速发展的带动下，建筑行业有了很大的进步，但面临这城市用地越来越少，各个大中型城市的高层建筑开发进行的如火如荼。为了满足建筑需求，在高层建筑中安装的电气设备各式各样，如控制系统、通信系统、消防系统、智能系统等，但随着电气设备的增多，在雷雨天气下很容易遭受到雷击，进而发生一些不必要的事故。文中笔者主要分析了高层建筑电气设计防雷设施的设计，以供参考。
二、雷击的破坏作用
云层之间含有不均匀量的正、负电荷，大地中也积有大量的负电荷，一旦云层活动频繁，云层就可能发生相撞，正负电荷的接触就会引起强大的放电现象，也就是雷击现象。雷击现象不但会出现在云层间，而且还会发生在云层同大地之间，现实生活中我们所进行的避雷活动，主要是针对的对象就是云层同大地间的雷击，因为这种雷击可能会严重威胁到建筑物或者人、畜的安全，因此，为了能够尽量减少雷击的危害，必须做好提前的应对防护措施。通常，雷击具有下列几个特点：
1、直击雷。指的是雷电同高层建筑物的楼顶发生直接接触，在瞬时会出现强大的放电现象，电流会随着导体直接进入建筑内部，严重威胁到人们的生命财产安全，因此，如果能够做好避雷措施，比如设置避雷针等，将电流引入地表，就可以将雷击对高层建筑的危害降到最低。
2、雷击波冲击。指的是雷击产生的瞬间强大电流随着电线、天线等外部设备进入建筑内部，这种情况下，建筑物内部的电气设备会受到直接的破坏，此外电路的短路等，也可能引起建筑物内部的着火等恶劣现象。
3、感应性电压。建筑物外部设备除了电缆、天线外，还会有金属管道或者其他的设备，一旦出现雷击，雷电瞬间的电流会被避雷针引入地下，然而这个过程中建筑物周围会出现强烈的电磁场，此外，建筑物外部设备在雷电的作用下，同样也会出现感应性电压，这个电压同建筑物周围的电磁场就会产生瞬间的交互作用，这个交互作用可能会导致电子设备存储的数据、资料等丢失。
4、地电位反击。虽然避雷针可以瞬间将雷电的强大电流引入地表，但是地表的雷电会产生反击的作用，造成地表防护网要瞬间经历高压的作用，这就可能对地表的接电设施产生严重危害。
三、高层建筑的特点及对防雷的要求
高层建筑与一般建筑不同，它具有以下特点:
1、功能多———现代高层建筑往往把居住、娱乐、商业、办公等功能集于一身，形成多元化功能。
2、内部配套设备多———由于这些建筑物的功能多，标准高，要求有舒适的生活环境以及现代化的办公、管理、娱乐、生活等手段，因此，内部配套的设施相当多。比如空调机房、制冷机房、生活及消防水泵房、汽车库及变电所等。
3、人员密度高———这类建筑内居住着大批人员，尤其是文化娱乐、商业场所的人员密度更高。
4、裝修标准及工程造价高。
5、保安要求高———这类建筑内居住着大批人员并拥有众多的贵重设备，所以必须保证高度安全。
以上特点决定了该类建筑的防雷装置设计必须满足以下两方面的要求:一是要保证建筑物安全可靠。高层建筑造价高，人员集中，建筑物的安全直接关系到财产和人员的安全。在进行高层建筑的防雷装置设计时，必须做到安全、可靠，使其在建筑物遭受雷击时能充分发挥作用，保证建筑物的安全。二是防雷装置应力求简单，便于施工。高层建筑必然采用钢筋混凝土结构或钢结构，应充分利用建筑物本身的金属物作为防雷装置的一部分，并考虑经济、安全可靠、电磁屏蔽、美观、维护简单及施工方便等因素，来设计建筑物的防雷装置。
四、高层建筑电气防雷设计防护措施
高层建筑电气防雷设计中应注意的防护措施包括接闪、分流、均压、屏蔽、接地、合理布线。
1、接闪指的是在一定范围内的雷电不能随意的选择放电通道,而只能按照人们设计的通道进行释放,将雷电释放到大地中去。这种措施能够保护电气设备和自动控制系统免于受到雷击的威胁,使其永远处在一个相对安全的环境当中。
2、分流分流技术是现代防雷技术重点发展的措施,是保护电子设备和电子系统的有效手段。分流指的在所有室外导体,如天线、电话线、电源线等,和防雷装置和基地线间并联一种避雷装置,当雷击产生的电压沿着这些导体进入室内时,避雷装置的电阻迅速降低,接近短路,雷电产生的电流就由此分流入地了。宙电波电流在分流后,仍会有少量电流进入电子设备中,这对于不耐高压的设备来说是非常危险的。
3、均压均压指的是将建筑物内的各个部位都形成相等的电位。如果建筑物中的钢筋结构和各种金属线路形成一个整体,那么建筑物中自然不会出现电位差,这样就能保证建筑物内不会产生跨步电压,对防止雷电对电气设备及人体的危害很有好处。钢筋混凝土结构中钢筋相互焊接在一起,最容易实现等电位的条件。在建筑设计时,要把接闪装置和建筑物的梁、柱牢固的连接在一起,再把各种金属设备和金属管线和它连接在一起,这样就形成了很好的等电位结构,也是符合防雷装置的要求的。
4、屏蔽屏蔽是为了使建筑物内的电子设备、通信系统和自动控制系统免于受到雷击的危害。室内的这些设备容易受到电磁波的干扰,同时由于其本身的耐压能力低,有时打雷或接闪时,也会受到电磁波的影响,甚至其他建筑物接闪时,还会受到从此处传来的电磁波的影响。所以,在建筑物设计时应尽量选择钢筋作为建筑物的主要建材,使建筑物形成一个等电位的网状结构,使雷击电流实现有效的分流,从而实现屏蔽。同时要考虑结构的构造因素,因为结构的构造不同,钢筋的密度不同,设计人员要根据实际需要来设计钢筋的密度。屏蔽不仅能轻松的解决等电位和分流问题,而且对预防雷击电磁波也很有效。
5、接地接地指的是将流入防雷系统的电流释放到大地,避免使电流能量集中在某一个部位,对被保护设施造成损害。良好的接地才能有效的释放能量,避免发生电压反击。过去的旧规范要求设备单独接地,但是这种做法现在已经不被提倡,而是改为和防雷接地系统共用接地设备。接地是防雷系统中最根本的要求,如果接地质量不合格,则防雷设施的防雷效果都不能表现出来。
6、合理布线合理布线是为了使防雷技术获得更好的效果。现代建筑和电视、电话、照明等电器的管线息息相关,在进行防雷设计时必须把这些因素考虑在内。为了保证接闪时这些管线免受影响,我们要遵照下面的做法:首先要把这些管线放在金属管内,实现屏蔽;其次,要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心,缩小电磁波感应的范围。除了考虑管线的布局和屏蔽以外,还应该在必要的线路上加装避雷装置。
防雷是建筑物必须考虑的一个因素,而且电气设备在建筑物中的使用越来越广泛,其受到雷击的概率也大大增加。因此,加强对高层建筑电气设计中防雷技术的研究已经非常必要,我们的电气设计人员要积极学习国外防雷设计经验,不断丰富国内防雷设计方面的漏洞。
五、结语
综上所述，高层建筑电气设计的防雷技术是一个异常复杂的问题,雷击过电压和感应过电压的影响不可能只通过单纯的几种防雷设备和防雷方法就能完全解决,必须从雷击的入侵途径,结合实际情况,对可能产生雷击的因素进行考虑,把雷击危害降低到最低点，避免不必要的损伤。
参考文献：
[1] 毛湘丽：《高层建筑雷电保护与设备接地系统》，《工程设计与研究》，1999年03期
[2] 吴浩：《浅谈高层建筑住宅电气设计》，《科协论坛(下半月)》，2007年01期
[3] 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》，《产业与科技论坛》，2011年04期
[4] 刘志军：《浅谈高层建筑的电气设计原则》，《科技信息》，2010年35期