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【摘要】雷电的危害是巨大的，每天因为雷电问题都会给我国带来一定的经济损失。因此，工业建筑如何设计合理的防雷接地，在不影响工业生产的前提下，达到最好的避雷效果是非常重要的。
【关键词】工业建筑；防雷；接地
中图分类号： TU984 文献标识码： A 文章编号：
前言
文章简要介绍了雷电的危害及工业建筑防雷接地设计要点，对工业建筑物防雷接地技术进行了阐述，同时通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对水泥厂等类型的工业建筑的防雷及接地设计进行了探讨。
雷电的危害
雷电是自然界中常见的自然现象。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，聚集了大量与雷云极性相反的束缚电荷。在雷云对地或对另一雷云闪击放电时，云中的电荷就会变成自由电荷，从而产生很高的静电，其电压幅值可达几万至上百万伏。雷电的主要危害如下：
1.雷电直接击在建筑物上而产生的热效应作用和电动力作用
建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象，称为直接雷击。此时，雷电的主要破坏力在于电流特性，而不在于放电产生的高电位。雷电流通过导体时产生大量热量，使金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。在雷电流经通道上，物体的水分和缝隙中的气体剧烈膨胀，产生巨大的机械力，使建筑物遭到破坏。被击建筑物上同性电荷之间的斥力和雷电流在拐角处或相平行处的推力也有很强的破坏作用。
2.雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用
由于雷电流变化梯度大，因而产生强大的交变电磁场，使建筑物的金属构件产生很高的感应电压和很大的感应电流。若回路间的导体接触不良，可导致局部过热，若回路有间隙，可引起火花放电。
3.雷电波侵入
智能控制系统的电源线、信号传输线或进入控制室的金属管线遇到雷击或被雷电感应时，雷电波沿着这些金属导线侵入到设备内部，形成电位差，使设备损坏的现象，称为雷电波侵入。雷电波侵入将通过线缆间接传输给智能建筑的系统及设备，间接造成设备损坏。
三、工业建筑物防雷接地技术
1.离子接地防雷系统
离子接地系统是采用先进技术，研制生产的新型接地系统。尤其适用于各类有较高接地要求、接地工程难度较大的场所，与传统的接地方式相比较，能使雷电冲击电流及故障电流更快地扩散于土壤中，因此，在恶劣的土壤条件下，接地效果尤为显著。
离子接地系统在接地极中加入可逆性缓释填充剂。这种填充剂具有吸水、放水、可逆的特点。当它吸水时，可以吸收自身100-500倍的水分，当外部环境干燥缺水时，又可以完全释放拥有的水分，达到周边水分平衡，这种可逆反应，有效保证了壳层内环境的有效湿度，保证了接地电阻的稳定。通过这种方式产生的离子吸收大地水分后，可以通过潮解作用，将活性电解离子有效释放到周围的土壤中，使接地极成为一个离子发生装置，从而改善周边土质使之达到接地要求。接地极外部填充剂通过与其内部电解离子填充剂的相互作用产生针对壳层土壤的化学处理，降低壳层土壤的电阻率，同时在缓释接地极与大地土壤之间，形成了一个过渡带，增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积，消除了接地体与土壤之间的接触电阻，改善了地中的电场分布，填充剂良好的渗透性能，深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大了地中的泄流面积。
2.低电阻接地防雷系统：
低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之间的接触电阻，具有强吸湿保湿能力，使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐腐蚀性增强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿命。
四、工业建筑防雷接地设计要点
1.防止直击雷的设计
避免建筑物受直击雷的伤害可设置接闪器，其避雷的形式主要有接闪杆、接闪带和接闪网三种，在现代的高层建筑物设计，为了达到良好的视觉效果，通常不设置避雷针，而是在结构中应用避雷带和避雷网进行防雷。因此，在进行建筑物设计时根据实际需要选择适当的接闪器装置，其材料必须具有良好的机械强度、耐腐蚀性、足够的热稳定性，以满足高温高热的雷电流的破坏。在建筑物进行防直击雷设计时，也可利用钢筋混凝土基础內的钢筋作为接地装置，若没有钢筋混凝土地梁的建筑物，可在槽坑外沿设置镀锌扁钢进行防止直击雷。
2.防止侧雷击的设计
防止侧雷击可采用钢构架和钢筋混凝土的钢筋互相连接进行防雷设计、30m以上外墙上的栏杆，门窗等较大的金属物应设计和防雷装置相连。对于竖直敷设的金属管道以及金属物顶端和底端都应设计成与防雷装置相连接；有的建筑物中没有组合柱和圈梁，设计时每隔3层在外墙内敷设一圈镀锌圆钢做均压环，对于有组合柱和圈梁的建筑物的设计，可以利用圈梁的钢筋做均压环。同时，建筑物内的各种竖向金属管道每隔3层都应与均压环进行一次连接，均压环应和防雷装置的引下线进行连接。
3.防雷电感应和雷电波侵入的设计
在进行防雷电感应和雷电波侵入的设计时，可利用建筑物内的设备外壳，管道，构架等与防雷接地装置或者电气设备的保护接地装置相连。对于较长的金属物，如平行敷设的管道、构架等净距离大于10cm时，应采用金属线跨接，当跨接点的间距不应大于30m，交叉净距离小于10cm时，交叉处应跨接。若低压线路全线以电缆敷设的方式进行直接埋地引入，应在入户端处将电缆金属外皮或保护钢筋接至防雷接地装置上。对于通过架空线或护套电缆穿钢管直接埋地引入设计时，可采用长50m的电缆进户，并在电缆交接处安装好避雷器进行避雷设计，以免将雷电流引入地面，破坏建筑物或危害人身安全。
五、水泥厂等工业建筑的防雷及接地设计构成
一个完整的接地防雷控制装置通常包括防雷装置和接地装置两部分。
防雷装置主要由雷电接收装置和下引线组成。常用的雷电接收装置有避雷针、架空地线、接闪器等，其主要作用就是直接或者间接收集雷电释放的冲击波。下引线实际上是一个连接雷电接收装置和接地装置的导体。防雷装置工作和运行的主要原理是：雷电发生时，会释放大量雷电流，威胁电气设备的正常运行。雷电流是一种冲击电流,波头时间极短,仅2.6X10-6所以按雷电流波形重复5次放电计算其热效应,按钢筋与混凝土接触的表面积的允许雷电流密度,对温度值要求不超过80℃的混凝土构件,不大于72kA人m2,无温度值要求的不大于87kA／m2。但是,经验证明,使钢筋体与外表面之间的混凝土层局部破坏的极限冲击电流密度是175kA／m2。所以,混凝土承受雷电流的能力是足够大的,利用住宅混凝上构件中的钢筋作避雷装置,是足够安全的。而通过防雷装置，雷电流会自动被接闪器接收，之后通过下引线接入大地中，众所周知，大地的电容量极大，且电阻较低，其任何一点的电位都为零，这样就能够降低雷电流对电气设备的危害。
接地装置是接地线和接地体（极）的总称。接地线和接地体都是金属导体，但接地线一般由电气设备的接地端子担任，主要连接的是零线和接地体；而接地体一般被埋在土壤中，与大地直接接触，同时按照敷设方式的不同，接地体还分为垂直、水平两种。接地装置的主要作用就是，通过接地线和接地体，将获得的雷电流引入大地中，之后这些电流会以梯状的方式扩散开来，降低雷电流的强度。作接地极的建筑钢筋混凝土基础的水泥,应用硅酸盐作基料的,如硅酸盐水泥、矿渣水泥等,周围土壤的含水率不低于4％,基础内的钢筋与混凝土接触的表面积的允许流散雷电流密度、不超过下列数值:对温度值要求不超过80℃的基础,为72kA／m2,对无温度值要求的基础,为87kA／m2。构件内钢筋的节点,应绑扎或焊接,各构件之间必须连接成电气通路。
另外在接地装置中，无论接地体和接地线本身或者在与地面接触的过程中，都会有一定的电阻，它们通常被称为接地电阻。接地电阻的测量方法可分为： 电压电流表法；比率计法；电桥法。土壤电阻率的计量单位有Ω.m，Ω.cm两种。外方提供给我们的提升机井塔周边土壤电阻率为37.6Ω.cm。这涉及单位转换，37.6Ω.cm到底是37600Ω.m还是0.376Ω.m，两者相差一万倍，结果完全不同。当时我们想当然把37.6Ω.cm换算为37600Ω.m，独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω，独立的安全保护接地电阻应≤4Ω，独立的交流工作接地电阻应≤4Ω，独立的直流工作接地电阻应≤4Ω，防静电接地电阻一般要求≤100Ω。 在接地装置中，降低接地电阻，是整个装置运行的关键。
将接地防雷控制系统应用于水泥厂的电气化系统中，能够减少雷电发生时产生的巨大雷电流对电气设备的破坏，保证电气化系统的正常运行，保证水泥厂员工的人身安全，从而促进水泥厂有序有效地发展生产。
六、结束语
不同工业建筑的电气设备类型不一样，建筑地点不一样，选择相关的防雷接地系统也就不一样，对工业建筑进行分析，选择合适的防雷接地系统，这样才能达到防雷效果的最大化。
参考文献:
[1]王伟.建筑防雷系统的设计要点及施工探讨[J].中国新技术新产品,2012,(06):95-182.
[2]王胜.建筑防雷系统的设计[J].中国公共安全,2012,(01):30-31.
[3]杨祖.高层建筑的防雷及接地设计[J].冶金矿山设计与建设,2012,(10):28-34.
[4]李康.建筑防雷与电气安全技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
【关键词】工业建筑；防雷；接地
中图分类号： TU984 文献标识码： A 文章编号：
前言
文章简要介绍了雷电的危害及工业建筑防雷接地设计要点，对工业建筑物防雷接地技术进行了阐述，同时通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对水泥厂等类型的工业建筑的防雷及接地设计进行了探讨。
雷电的危害
雷电是自然界中常见的自然现象。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，聚集了大量与雷云极性相反的束缚电荷。在雷云对地或对另一雷云闪击放电时，云中的电荷就会变成自由电荷，从而产生很高的静电，其电压幅值可达几万至上百万伏。雷电的主要危害如下：
1.雷电直接击在建筑物上而产生的热效应作用和电动力作用
建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象，称为直接雷击。此时，雷电的主要破坏力在于电流特性，而不在于放电产生的高电位。雷电流通过导体时产生大量热量，使金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。在雷电流经通道上，物体的水分和缝隙中的气体剧烈膨胀，产生巨大的机械力，使建筑物遭到破坏。被击建筑物上同性电荷之间的斥力和雷电流在拐角处或相平行处的推力也有很强的破坏作用。
2.雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用
由于雷电流变化梯度大，因而产生强大的交变电磁场，使建筑物的金属构件产生很高的感应电压和很大的感应电流。若回路间的导体接触不良，可导致局部过热，若回路有间隙，可引起火花放电。
3.雷电波侵入
智能控制系统的电源线、信号传输线或进入控制室的金属管线遇到雷击或被雷电感应时，雷电波沿着这些金属导线侵入到设备内部，形成电位差，使设备损坏的现象，称为雷电波侵入。雷电波侵入将通过线缆间接传输给智能建筑的系统及设备，间接造成设备损坏。
三、工业建筑物防雷接地技术
1.离子接地防雷系统
离子接地系统是采用先进技术，研制生产的新型接地系统。尤其适用于各类有较高接地要求、接地工程难度较大的场所，与传统的接地方式相比较，能使雷电冲击电流及故障电流更快地扩散于土壤中，因此，在恶劣的土壤条件下，接地效果尤为显著。
离子接地系统在接地极中加入可逆性缓释填充剂。这种填充剂具有吸水、放水、可逆的特点。当它吸水时，可以吸收自身100-500倍的水分，当外部环境干燥缺水时，又可以完全释放拥有的水分，达到周边水分平衡，这种可逆反应，有效保证了壳层内环境的有效湿度，保证了接地电阻的稳定。通过这种方式产生的离子吸收大地水分后，可以通过潮解作用，将活性电解离子有效释放到周围的土壤中，使接地极成为一个离子发生装置，从而改善周边土质使之达到接地要求。接地极外部填充剂通过与其内部电解离子填充剂的相互作用产生针对壳层土壤的化学处理，降低壳层土壤的电阻率，同时在缓释接地极与大地土壤之间，形成了一个过渡带，增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积，消除了接地体与土壤之间的接触电阻，改善了地中的电场分布，填充剂良好的渗透性能，深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大了地中的泄流面积。
2.低电阻接地防雷系统：
低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之间的接触电阻，具有强吸湿保湿能力，使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐腐蚀性增强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿命。
四、工业建筑防雷接地设计要点
1.防止直击雷的设计
避免建筑物受直击雷的伤害可设置接闪器，其避雷的形式主要有接闪杆、接闪带和接闪网三种，在现代的高层建筑物设计，为了达到良好的视觉效果，通常不设置避雷针，而是在结构中应用避雷带和避雷网进行防雷。因此，在进行建筑物设计时根据实际需要选择适当的接闪器装置，其材料必须具有良好的机械强度、耐腐蚀性、足够的热稳定性，以满足高温高热的雷电流的破坏。在建筑物进行防直击雷设计时，也可利用钢筋混凝土基础內的钢筋作为接地装置，若没有钢筋混凝土地梁的建筑物，可在槽坑外沿设置镀锌扁钢进行防止直击雷。
2.防止侧雷击的设计
防止侧雷击可采用钢构架和钢筋混凝土的钢筋互相连接进行防雷设计、30m以上外墙上的栏杆，门窗等较大的金属物应设计和防雷装置相连。对于竖直敷设的金属管道以及金属物顶端和底端都应设计成与防雷装置相连接；有的建筑物中没有组合柱和圈梁，设计时每隔3层在外墙内敷设一圈镀锌圆钢做均压环，对于有组合柱和圈梁的建筑物的设计，可以利用圈梁的钢筋做均压环。同时，建筑物内的各种竖向金属管道每隔3层都应与均压环进行一次连接，均压环应和防雷装置的引下线进行连接。
3.防雷电感应和雷电波侵入的设计
在进行防雷电感应和雷电波侵入的设计时，可利用建筑物内的设备外壳，管道，构架等与防雷接地装置或者电气设备的保护接地装置相连。对于较长的金属物，如平行敷设的管道、构架等净距离大于10cm时，应采用金属线跨接，当跨接点的间距不应大于30m，交叉净距离小于10cm时，交叉处应跨接。若低压线路全线以电缆敷设的方式进行直接埋地引入，应在入户端处将电缆金属外皮或保护钢筋接至防雷接地装置上。对于通过架空线或护套电缆穿钢管直接埋地引入设计时，可采用长50m的电缆进户，并在电缆交接处安装好避雷器进行避雷设计，以免将雷电流引入地面，破坏建筑物或危害人身安全。
五、水泥厂等工业建筑的防雷及接地设计构成
一个完整的接地防雷控制装置通常包括防雷装置和接地装置两部分。
防雷装置主要由雷电接收装置和下引线组成。常用的雷电接收装置有避雷针、架空地线、接闪器等，其主要作用就是直接或者间接收集雷电释放的冲击波。下引线实际上是一个连接雷电接收装置和接地装置的导体。防雷装置工作和运行的主要原理是：雷电发生时，会释放大量雷电流，威胁电气设备的正常运行。雷电流是一种冲击电流,波头时间极短,仅2.6X10-6所以按雷电流波形重复5次放电计算其热效应,按钢筋与混凝土接触的表面积的允许雷电流密度,对温度值要求不超过80℃的混凝土构件,不大于72kA人m2,无温度值要求的不大于87kA／m2。但是,经验证明,使钢筋体与外表面之间的混凝土层局部破坏的极限冲击电流密度是175kA／m2。所以,混凝土承受雷电流的能力是足够大的,利用住宅混凝上构件中的钢筋作避雷装置,是足够安全的。而通过防雷装置，雷电流会自动被接闪器接收，之后通过下引线接入大地中，众所周知，大地的电容量极大，且电阻较低，其任何一点的电位都为零，这样就能够降低雷电流对电气设备的危害。
接地装置是接地线和接地体（极）的总称。接地线和接地体都是金属导体，但接地线一般由电气设备的接地端子担任，主要连接的是零线和接地体；而接地体一般被埋在土壤中，与大地直接接触，同时按照敷设方式的不同，接地体还分为垂直、水平两种。接地装置的主要作用就是，通过接地线和接地体，将获得的雷电流引入大地中，之后这些电流会以梯状的方式扩散开来，降低雷电流的强度。作接地极的建筑钢筋混凝土基础的水泥,应用硅酸盐作基料的,如硅酸盐水泥、矿渣水泥等,周围土壤的含水率不低于4％,基础内的钢筋与混凝土接触的表面积的允许流散雷电流密度、不超过下列数值:对温度值要求不超过80℃的基础,为72kA／m2,对无温度值要求的基础,为87kA／m2。构件内钢筋的节点,应绑扎或焊接,各构件之间必须连接成电气通路。
另外在接地装置中，无论接地体和接地线本身或者在与地面接触的过程中，都会有一定的电阻，它们通常被称为接地电阻。接地电阻的测量方法可分为： 电压电流表法；比率计法；电桥法。土壤电阻率的计量单位有Ω.m，Ω.cm两种。外方提供给我们的提升机井塔周边土壤电阻率为37.6Ω.cm。这涉及单位转换，37.6Ω.cm到底是37600Ω.m还是0.376Ω.m，两者相差一万倍，结果完全不同。当时我们想当然把37.6Ω.cm换算为37600Ω.m，独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω，独立的安全保护接地电阻应≤4Ω，独立的交流工作接地电阻应≤4Ω，独立的直流工作接地电阻应≤4Ω，防静电接地电阻一般要求≤100Ω。 在接地装置中，降低接地电阻，是整个装置运行的关键。
将接地防雷控制系统应用于水泥厂的电气化系统中，能够减少雷电发生时产生的巨大雷电流对电气设备的破坏，保证电气化系统的正常运行，保证水泥厂员工的人身安全，从而促进水泥厂有序有效地发展生产。
六、结束语
不同工业建筑的电气设备类型不一样，建筑地点不一样，选择相关的防雷接地系统也就不一样，对工业建筑进行分析，选择合适的防雷接地系统，这样才能达到防雷效果的最大化。
参考文献:
[1]王伟.建筑防雷系统的设计要点及施工探讨[J].中国新技术新产品,2012,(06):95-182.
[2]王胜.建筑防雷系统的设计[J].中国公共安全,2012,(01):30-31.
[3]杨祖.高层建筑的防雷及接地设计[J].冶金矿山设计与建设,2012,(10):28-34.
[4]李康.建筑防雷与电气安全技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.