中船第九设计研究院工程有限公司上海200333
摘要：随着我国市场经济发展，建筑行业，尤其高层建筑结构形式成为主流。高层建筑因为在高度上的特殊性，距离地面相当的高度，而变得更容易受到雷电的威胁。因此在工程项目中做好防雷接地技术的把关也显得越加重要。本文就从防雷技术、接地技术等方面介绍了高层建筑电气设计原则，进行了高层建筑电气设计要点分析。
关键词：建筑电气；防雷
在现代的房屋建筑中，电气设备越来越多，从而为人们创造美好生活提供支持。然而我国也是一个雷电频发的国家，雷电灾害屡见不鲜，由于雷电的袭击给人们的生活和生命财产安全造成了极大地影响，甚至给社会带来巨大的损失，使得现代建筑必须要进行电气工程防雷，从而才能提高建筑的防雷水平，确保用户的生命财产安全。
一、防雷设计原则
建筑物防雷设计是一个全方位、系统的工程，非常复杂，一定要结合实际情况，依据雷电的侵入途径，对可能产生雷击的因素进行考虑，将雷击电磁脉冲防护、感应雷防护和直击雷防护和综合在一起，将雷击危害降到最低。
雷电的形成有多种原因，以负极性下行先导放雷为主。其破坏形式一般分三类：直击雷，即雷电直接击在建筑物或设备而发生的机械和热效应；感应雷，雷电产生的电磁和静电效应；雷电波侵入，雷电流沿电线或其他导体侵入建筑内部造成人身财产损害。
根据雷电损害原因，制定防雷总原则：将绝大部分雷电流接闪引入地下；阻塞各种途径引入的过电压波；限制被保护设备上浪涌过压幅值。这三项各负其责，互相配合，最大限度减少雷击损害。
二、防雷设计方向
根据建筑物本身的特点和所处区域内的天气情况进行具体分析，是制定建筑电气工程防雷设计方案的基础。根据《建筑物防雷规范设计方案》中显示，将建筑物和受到累计的类型和结构进行分析，对防雷的建筑需要进行多方面考虑，以确定不同防雷级别。首先从建筑的功能上进行防雷设计方案的考虑，大中型公共场合需要进行三类防雷设计手段。另外，建筑物中带有数据信息化线路的情况也是要安装防雷措施的，雷击产生的电磁脉冲很容易对整个资源数据进行破坏。同时还要考虑到不同的雷电类型对应的防雷方式，所以需要从雷电进入建筑物的途径进行阻断，将可能受到雷击的原因和问题预先排除。一般我们将防雷分为外部防雷和内部防雷。外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷，主要由接闪器、引下线和接地装置组成；内部防护措施有分流、均压、屏蔽、合理布线和安装电涌保护器等。
三、防雷设计注意事项
防雷设计是一个非常复杂的系统工程，其中心内容是泄放和均衡，要综合分析各种情况，对可能对防雷效果产生负面效果的因素加以分析并解决，以期达成最优的设计效果。
泄放应符合层次性，就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。防雷保护区又称电磁兼容分区，是按人、物和信息系统对雷电及雷电电磁脉冲的感受强度不同把环境分成不同区域。
均衡要求保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，这实质是基于均压等电位连接的。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，该电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位，包括有源导线。通过这个完备的电位补偿系统，可以在极短时间内形成一个等电位区域。
3.1防雷设备的选用
建筑电气工程防雷的施工过程中，由于设备安装方法和工艺的科学合理，都会让整体的防雷效果大打折扣。因此需要在设计过程中仔细考虑到每一个防雷装置的选择，在合适的地方合理地装设合适的防雷器，以期达到最好的保护效果。
1）对进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配情况评估，各部分雷电流幅值取决于各分配通道有的阻抗与感抗，分配通道是指可能被分配到雷电流的金属物质，如电力线、信号线、自来水管、金属构架等金属管级及其它接地，一般仅以各自的接地电阻值就可以大致估算。在不能确定的情况下，可以认为接地电阻相等，即各金属管线平均分配电流。
2）在引入建筑物电力线可能被直击雷击中时，进入建筑物内保护区的雷电流取决于外引线路、防雷器放电支路和用户侧线路的阻抗和感抗。如内外两端阻抗一致，则电力线被分配到一半的直击雷电流。在这种情况下必须采用具有防直击雷功能的防雷器。
3）后续防雷区的电源防雷器的通流能力在20kA以下，不需采用大通流能力的防雷器，应考虑各级之间的能量分配和电压配合，在许多因素难以确定时，采用串并式电源防雷器是个好的选择。串并式是根据现代雷电防护中许多应用场合、保护范围层次区分等特点提出的概念。其实质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波器技术的有效结合。串并式防雷有如下特点：应用广泛。不但可以按常规进行应用，也适合保护区难以区别的场所。感生退耦器件在瞬态过电压下的分压、延迟作用，以帮助实现能量配合。减缓瞬态干扰的上升速率，以实现低残压与长寿命以及极快的响应时间。
4）防雷器的其它参数选择取决于各个被保护物所在防雷区的级别，其工作电压以安装在引电路中所有部件的额定电压为准。
3.2外部防雷事项
建筑物的结构越来越多样化，防雷措施的铺设也变的灵活，但外部防雷装置的重点依然在接地的部分。
（1）接闪器是防直击雷接受雷电流的导线，在一定范围内依照设计好的通道释放到大地中去，不能随便选择放电通道。
（2）引下线，上与接闪器连接，下与接地装置连接，作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。其数量与分布直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时,雷电流在局部区域分布均匀，引下线上电压降减小，反击危险随之减小。由于高层建筑引下线很长，雷电流电感压降很大，需要在一定间隔高度用均压环将各引下线连接，并接到屋内同等高度金属物体。
（3）接地装置是为了让被保护设施免受损害，避免出现电流能量集中在某一个部位的现象，让流入防雷系统的电流全部释放到大地中，其优劣和接地电阻及接地方式有关，应尽量用自然接地体接地。
3.3内部防雷事项
内部的防雷装置主要指建筑物中的钢筋材料形成的网状结构，但也包括了建筑物中的布线情况和电压分配情况。
（1）分流。分流技术是保护电子系统和电子设备的有效手段。所谓的分流是指在如电源线、电话线、天线等室外导体，和基地线和防雷装置间并联上一种避雷装置，这样雷电产生的电流就会分流入地了。
（2）均压，是指将建筑物中的各个部位都分成相等的电位。如果各种金属线路和建筑物中的钢筋结构形成一个“法拉第笼”，那么建筑物中不会出现电位差，这样雷电就不能对人体及电气设备产生危害。
（3）屏蔽，是指为了使建筑物内的自动控制系统、通信系统和电子设备免受到雷击的危害。因此，为了达到实现屏蔽的目的，设计时应尽可能选择金属管作为布线的主要材料，这样会形成较强的防止雷电反击能力，进而让实现更好的屏蔽。
（4）合理布线，是为了让防雷技术达到更有效的效果。现代建筑和照明、电话、电视等电器的管线联系紧密。管线主干线中的垂直部分多集中放入建筑物的中心，达到缩小电磁波感应范围的目的。
四、结束语
随着科学技术的进步，建筑电气工程的防雷水平也得到了大幅度提高，从而使得建筑的安全性能也有所提高。除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但这种放射性避雷针，维护复杂，成本高昂。总而言之，必须要严格按照设计要求和相关规定进行，从而确保安全高效防雷的水平。
参考文献
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