我国建筑物雷电防护技术简要分析

 

  作为典型的智能建筑， 内部防雷属于本文研究工程雷电防护技术的应用关键， 这是由于工程内部设置有大量电子线路和电子设备， 雷击形成的强大瞬时磁场很容易导致线路和设备受到干扰，严重时还会引发损坏问题，因此，工程重点开展了配电变压器防雷设计。 对于防雷需求较高的配电变压器，为避免其受到雷电伤害，保证供电稳定性，工程在装设避雷器的过程中严格控制了残压，通过缩小残压至一定范围，限制雷电波陡度。 为实现对变压器所有设施的保护，需靠近变压器设施设置避雷器，具体采用串联间隙氧化锌避雷器，这类避雷器具备可连接脱离器、存在平时不用承压的阀片，这使得其具备较长的使用寿命且问题出现后的保护性能更为出色，避雷器安装位置示意图如图 2 所示。对于拥有较为复杂电子系统的智能建筑来说，雷电对这类建筑的伤害一般不通过电流实现，而是依靠通过瞬时的磁场，由此造成的伤害会导致电子信息系统无法正常工作，严重时甚至会导致其损坏或引发安全事故。 因此，雷电防护技术的应用需设法提供多层次的电子系统保护。 以智能建筑的“一卡通”系统为例，需要设置三级保护，位置分别为终端设备的末端、终端设备与主控机设备间的传输线路、变压器靠近建筑侧，由此即可充分释放室外感应的过电压、释放内感应过电压与残压、释放两级残压。为更好实现内部防雷，工程还科学开展了雷电防护区的划分，高层建筑防雷区由五部分组成，具体如图 3 所示图中的 A 区指的是直击雷非防护区， 属于无法防护的建筑物外部区域，对于这一区域的物体来说，雷击无法完全避免；图中的 B 区为直击雷防护区，对于这一区域的物体来说，直接雷击的几率较低，同时几乎不存在的电磁场承压；图中的 C 区为第一防护区， 该区域存在相对较小的导体雷电流，同时存在较小的电磁场，被雷直击的可能性极低；图中的 D 区为第二防护区， 该区域基于一定措施可实现电磁场和雷电流的进一步衰减；图中的 E 区为后续防护区，该区域需要设法进一步实现雷电流与电磁场的衰减。图 3 防雷区划分示意图为进一步强化工程的内部防雷，案例工程在雷电防护技术应用中还采用了如下三种措施：1）均压。 在雷击出现于建筑物周边时，基于相应的路径暂态雷电流会进入楼体内部，暂态电位上升的各个部位因此出现，这类部位与附近金属将形成暂态电位差，过高的暂态电位差可能引发击穿现象，反复进行的这种现象还会导致具有高电位的金属出现，电子设备正常运行将受到严重影响。 为规避相关问题，工程采用了连接楼体内关键金属电气的方式，以此保证等位电位存在，电位差的形成得以规避，具体对象涉及电源、天然气管、水管等金属，由此可保证雷击带来的感应电压不会引发电压击穿问题。 2）等电位连接与接地 。 均压效果的实现离不开等电位连接和接地的支持， 具体需实施于楼体内外交界处，跨越楼内外的金属设备和物体需要进行连接，以此消除弱电受到的感应过电压干扰。 工程在机房中沿着墙体进行总等电位铺设，即 30mm×3mm 铜线，支撑物采用 F8绝缘子，同时安装等电位的汇流排于机房四周角落，为构成等电位体， 还需要将墙体内钢筋与等电位的汇流排连接。 对于流体中存在金属外壳的物体，汇流排需通过铜线与这类物体进行就近连接， 等电位端子板与等电位最终连接，并随之连接防雷装置。 3）屏蔽。 对于存在大量多半导体构件的建筑弱电系统来说， 这类半导体构件的抗干扰能力较弱，弱电性质的线缆也存在同类问题，雷电波带来的感应电磁场很容易危害弱电系统，因此，工程针对性选用了屏蔽措施。 在雷击发生前，较大的暂态电磁脉冲变化率会因暂态过电流引发， 这会直接影响相关设备和线路，计算机等弱电设备受此影响很容易出现硬件损害，由此带来的经济损失和安全威胁必须设法规避。 在具体的屏蔽措施选用中，工程采用弱电设备外壳接地的方式，同时采用压敏电阻可靠连接电缆线缆， 并选择二极管期间连接屏蔽电缆出入口的屏蔽体， 暂态过电压可由此在仪器出入口截住。 此外，工程中的钢筋、门窗、护栏等金属构造也得到了充分利用，通过这种建筑物的自然屏蔽，电气化连接建筑金属构造，屏蔽笼得以形成，以此实现电磁波的衰减，内部电阻性设备屏蔽需求得以有效缓和，相关损害和事故的发生几率也得到了有效抑制。