高层建筑电气施工中的防雷技术研究.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 101 高层建筑电气施工中的防雷技术研究 许竣翔 梧州市城乡建设规划设计院，广西 梧州 543000 摘要：摘要：高层建筑的雷电危害是由于雷电天气的存在，在雷电天气发生时，建筑结构体系与地面之间的电位差会发生变化，给高层建筑带来巨大危害，包括直击、侧击等形式。高层建筑作为人类科技的象征，在施工和建造时需要考虑其防雷功能，并采取一系列措施以应对各种雷击。本文从高层建筑的防雷要求入手，分析雷电对高层建筑的危害，以及高层建筑电气施工中的防雷技术，以供参考。关键词：关键词：高层建筑；电气；施工；防雷技术 中图分类号：中图分类号：TU974 随着城市发展的不断推进，高层建筑在现代城市中扮演着越来越重要的角色。由于其高度和立体结构，高层建筑通常比较容易受到雷击，给人们的生命和财产安全带来巨大的威胁。为了保障高层建筑的稳定运行，必须采取合理的内部防雷技术。高层建筑的防雷工程施工过程中，要严格依据国家相关标准和规定，充分考虑建筑物特点和环境因素，确保系统的高效性和可靠性。对接闪器的承受能力、建筑幕墙的防雷措施和接地装置的材料选择等方面进行严谨的管理和措施是必要的，以确保高层建筑的安全和稳定。1 高层建筑的防雷要求 高层建筑由于结构特点，成为了雷击的易发区，且防雷要求相较普通建筑物更高，因为不仅可能影响房屋和设备，而且存在极大人身危险。为保证高层建筑和居民的安全，高层建筑必须安装避雷针，以自上而下的放电来引导雷电，从而保护建筑物和设备免受雷击。根据国家标准，建筑物的避雷针应安装在建筑物的最高点，并且针头应比最高点高出 1.5m 以上。其次，应该构建完整的防雷系统，包括底部接地装置、闪损接地网、金属构件导电通路、线缆终端电阻等。防雷导体材料一般采用纯铜，必须符合国家标准或相关技术规范的要求。在防雷施工中，需要考虑雷电环境影响1。根据当地闪电密度和建筑物的高度、结构风险等综合因素来确定避雷针的高度和数量。高层建筑的防雷施工必须满足国家标准和规范。2 雷电对高层建筑的危害 2.1 直击雷与侧击雷 直接雷击指落在建筑物上的雷电，它可能瞬间烧毁建筑结构中的一些部件，导致建筑物局部受损或直接崩溃。而侧击雷则是指在建筑物周围形成电场，对建筑物造成侧向闪电放电。在闪电直接打到高层建筑的情况下，建筑物的金属构件、导电层、设备等可能因为能量释放和放电而损坏。因此，在高层建筑的施工和建造中，需要考虑到实际的雷电风险，确保防雷系统的有效性，以减轻直浆冲击。2.2 闪电感应 除了直击和侧击外，电击也可能是由于感应引起的。当一栋高楼周围出现到电场和电流时，建筑物中的金属物质可能被感应放电，导致建筑物损毁或设备故障。为了防止闪电感应，需要在建筑物及其周围环境中安装分散放电装置以减轻闪电感应。2.3 闪电电涌入侵 闪电电涌是由于闪电击中建筑物造成的电能的剧烈放电。它会沿着前导路进入高层建筑内部，而且入侵深度会随着剧烈放电而逐渐增加。当闪电电涌在建筑物内部发生时，为了防止电压过载，需要在施工和建造中采用可靠的电涌保护器件以保持建筑物的设备不受损坏。3 高层建筑电气施工中的防雷技术 3.1 高层建筑物的内部防雷技术 3.1.1 屏蔽技术 屏蔽技术是指使用导电材料将机电设备、线缆等包覆起来，以提高设备的兼容性和抗干扰能力。在高层建筑中，由于各种电器设备之间、设备与实体建筑之间中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 102 都存在导电互联的问题，为了避免相互干扰，保证各设备正常工作，需要采用屏蔽技术。屏蔽技术可以有效地消除各种电磁干扰，并减轻电机设备产生的电磁辐射，从而避免雷电对建筑物和设备的损害2。屏蔽技术应该适用于高层建筑内部所有的设备、线缆、接线盒、信号传输器、扬声器、导波管、机械应用系统、继电器、交流和直流马达，以及保持设备和电源之间足够的间距，以便在雷电天气时一旦冲击到建筑物，将建筑物与底部接地连为一体的大地形成一个稳定的等电位连接。3.1.2 合理布线 合理的布线是高层建筑内部防雷技术的重要组成部分，它主要是指从起点到终点连通的电缆或导线的布放方式。合理的布线能够最大程度地减少线缆和设备之间的距离并优化布局，降低电缆和设备之间的静电电量和接触电阻，减少因电缆接触密度和低电阻反应而产生的局部高温和爆炸的风险。在高层建筑内部布线时，应尽可能避免设备之间的交叉布线，应分别组合设备，将电缆或导线建设为独立的信号和电源回路，并在布线过程中避免在信号和电源回路之间形成普通模式串扰。3.1.3 等电位连接 等电位连接是指将所有的金属件、设备和管道等都与一起接地，从而使所有的设备和金属成为电气联系体，消除电气介质中的局部电压，达到物理连接的效果。在高层建筑的内部防雷技术中起着至关重要的作用。在建筑物内部，如果各设备、排水管道等的电位不在同一个水平面上，建筑物就缺乏等电位连接。那么建筑物在遇到雷雨天气的时候，不同水平电位之间就会形成电气势差，从而导致雷电电流通过建筑物和设备引起的损坏。因此，为建筑物内的金属构件、设备和管道建立等电位连接非常重要。等电位连接通常是通过连接放置在金属部件或设备上的接地引线来实现。同时，对于不可避免的局部电位差，还需要安装针对这种问题的专用设备来进行处理3。3.1.4 安装浪涌保护器 浪涌保护器可以有效地保护建筑物和设备免受雷击和其他电气波浪干扰的影响。当雷电冲击到建筑物时，浪涌保护器可以迅速将大电流导向地面，从而阻止电流通过设备和电路。在高层建筑中，由于其高度和立体结构，电流可能沿着电线和导线而达到建筑物内部，浪涌保护器可以有效地保护建筑物内的设备和电路不受损害。在安装浪涌保护器时，应该注意几个关键因素。首先，浪涌保护器的安装位置应该在接受到信号和电源回路之前，以最大限度地减少电压峰值和保护电器设备。其次，浪涌保护器应该具备可重置的保护功能，以便使用者能够更加方便地进行维护。因为良好的浪涌保护器是建筑物内部防雷技术的重要组成部分，所以应该选择性能可靠的浪涌保护器，以确保高层建筑的安全和稳定运行。3.2 高层建筑物的外部防雷技术 3.2.1 接闪器 接闪器是高层建筑物外部防雷技术的重要组成部分，可以有效地消除或削弱雷电冲击对建筑物和人员的威胁。接闪器主要由导体杆、接地设施和放电装置组成。其中导体杆是接闪器的主体，可以将雷电通过导线传递到地面。功率放大器是一种重要的元件，可以将雷电的能量放大并释放到地面。接闪器需要安装在建筑物的最高点或房顶上，以确保它可以快速地吸引和卸放雷电。同时，建筑物的接闪器还需要考虑建筑的外观美观性，因此需要建立在不突出建筑轮廓的情况下。3.2.2 引下线 引下线是接闪器将雷电放电时，将雷电引入接地施工的重要设备。它是由导电材料制成，通过连接接闪器和接地设施来导电。由于使用过程中受到外部环境的影响，引下线容易被损坏，因此需要定期检查和更换。在引下线的连接过程中应注意到其接头处的紧固和导电质量等，以确保其导电性和机械强度。在施工防雷系统时，应该对引下线的长度、粗细等进行足够的计算和模拟，以确保其能够满足实际使用的要求。在引下线的实际使用中，经常会受到各种外部因素的影响，如风灾、雷击等，这些因素可能导致引下线的损坏，影响其整体的导电效果。因此，为了确保防雷系统的效应，引下线应该定期检查和更换。特别是在高层建筑的外部防雷系统中，引下线不仅是对建筑物进行保护的重要手段，同时也是尤其需要加强维护的一环。在引下线的检查和更换过程中，应该对引下线的外观、接头是否完好、导体是否暴露、是否有灼烧等情况进行检查。对于被发现有损坏的引下线部件，则应及时更换，以确保整个防雷系统的正常运行4。3.2.3 接地处理 接地处理是高层建筑物外部防雷技术中的重要环中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 103 节之一。在雷雨天气中，地面的电场会急剧变化，对建筑物和人员产生极大的危害。通过正确有效的接地措施，可以将引下线和接闪器的电荷释放到地面，有效地避免对建筑物和人员的伤害。在接地设施的设计、布置和施工中，应该按照国家标准进行。接地设施的主要组成部分包括接地电极、接地网、接地线夹等。其中，接地电极是接地设施的核心部分，其作用是将雷电信号引入地下，从而降低建筑物和设备受到雷电损害的风险。在接地设施的使用过程中，应该进行定期的监测。通过对接地电阻的监测，可以及时发现接地设施中可能存在的问题，及时进行修复和维护。同时，在建筑物周围环境的选择和施工过程中，也是影响接地设施质量的一个关键因素。特别是在城市中心地带，地下管道和林荫道等障碍物会对接地质量产生影响，因此在设计和施工中应该特别注意5。4 高层建筑的防雷注意事项 4.1 接闪器的承受能力 建筑物的接闪器是防雷工程中的重要组成部分。接闪器的主要作用是吸引并逐渐卸放雷电，从而保护建筑本身和人员安全。在接闪器的使用过程中，由于雷击频繁，需要对其承受能力和稳定性进行充分考虑。接闪器应该能够承受巨大的电压和电流冲击，否则会导致接闪器烧毁、爆炸或损坏，从而失去其防雷功能。因此，在选择接闪器时，应该充分考虑其承受能力和稳定性，并依据实际情况选择适合的接闪器。接闪器的位置和高度也对其承受能力有一定的影响。接闪器应该安装在建筑的最高点，以确保其可以最大限度地吸引电荷。同时，由于高层建筑的高度较大，雷电会经常从建筑的侧面和顶部避免，因此在一些地方需要增加数量，并进行合理的布局。在防雷工程中，接闪器的承受能力和安全性是至关重要的，应该根据建筑物的特点和地理位置，选择适合的接闪器和安装位置，并定期检查其状态，确保其稳定性和可靠性。4.2 建筑幕墙的防雷措施 建筑幕墙是高层建筑的重要外立面之一，美观性和施工性能对建筑物的整体效果起着至关重要的作用。由于建筑幕墙一般由金属和玻璃材质组成，它们具有良好的导电性和透明性，因此也对雷电产生了巨大的吸引力。因此，建筑幕墙的外形施工应该合理，避免过大或复杂的形状，减少雷电吸引力的影响。因此，在幕墙施工之初就应该根据建筑的实际情况和风险评估，确定幕墙的外形施工和尺寸，确保其在保证美观和施工性能的同时，兼顾防雷的性能。其次，在幕墙金属部件之间加强接地处理也是非常必要的防雷措施之一。为了导电纵向降低防雷幕墙金属构件的电势，将其与地面连接，形成整体电位平衡。这样的防雷处理既能够降低雷击的吸引力，又能在发生雷击时，迅速将电流传导到地面，保证了幕墙的安全性。在建筑幕墙的材料选择上，也应该优先考虑防雷性能的因素，比如铝制幕墙材料或者含有铝元素的玻璃幕墙，这些材料都比较导电，具有良好的防雷性能，显著降低了幕墙被雷击的风险。4.3 接地装置的材料选择 接地装置是防雷工程中的重要组成部分，作用是把建筑物所受的灾祸电流导入大地中，以保护人身和电气设备安全。因此，在接地装置的选择中，应该充分考虑其材料的性能和质量，并根据不同的情况选择不同的材料。接地装置的材料应该具有良好的导电性和耐腐蚀性。在选择导体材料时，应该优先考虑铜、铝等良导体，并注意其纯度和材质的质量，对于暴露在外的接地装置，应选用耐腐蚀性能优良的金属材料，比如镀锌钢管、不锈钢杆等。接地装置的材料还应具有一定的耐久性和稳定性，长期保持良好的导电性能。在接地装置的施工中，应该充分考虑使用寿命和环境因素对材料的影响，并在实施过程中进行科学合理的材料选择和安装方案。5 结语 高层建筑是现代城市的重要组成部分，大多都是商业、办公和住宅型建筑物。由于其高度和立体结构，高层建筑对雷电产生了巨大的引力，成为了雷击最易发生的区域之一。其中高层建筑的内部防雷技术是一个综合性的工程，涉及到多个方面，包括屏蔽、布线、等电位连接和浪涌保护器等。建筑物内部的防雷设施应该遵循国家、地区和行业要求，根据实际情况进行彻底的检查和维护，以确保其能够持续保持稳定的工作状态。高层建筑物的外部防雷技术是一个综合性的工程，它涉及到多个方面，包括接闪器、引下线和接地处理等。在施工和使用过程中，应根据建筑物的实际情况制定适合的防雷方案，同时加强防雷设施的定期检查和维护，以保证整个系统的稳定性和安全性。中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 104 参考文献 1朱琳.高层建筑电气施工中的防雷技术研究J.科技与创新,2023,(03):87-89.2孙聪.谈高层建筑电气工程的防雷接地技术J.林业科技情报,2021,53(02):100-101.3许栋伟.高层建筑电气施工中的防雷技术探析J.城市住宅,2020,27(11):209-210.4史正华.浅谈高层建筑电气工程的防雷接地技术J.科学技术创新,2019,(26):123-124.5王卫红.浅谈高层建筑电气工程的防雷接地技术J.现代物业(中旬刊),2019,(04):36.