1、高层住宅楼防雷接地系统设计高层住宅楼防雷接地系统设计摘要 自古以来，雷电灾害就一直存在，根据统计，地球在任何时候平均有2000多个雷暴，平均闪电次数每秒100次，每次闪电强度高达10亿伏，破坏可想而知。随着科技的飞速发展，越来越多的高层建筑进入了大家的视野。最典型的是高层智能建筑，高层建筑容易吸引闪电，使它们自身和附近的建筑物被毁。此外，随着微电子技术的发展和广泛应用于各个领域，使受雷电灾害的物质发生了转移：由建筑物本身的雷电灾害转移到破坏室内电气设备、电子设备，以及在建筑物内居住的人的人身伤害事故上。同时防雷对象也从强电领域延伸到弱电领域。闪电产生的电磁脉冲对人身和财产的危害超过了直接雷击的
2、危害，成为了当今雷击引发的主要危害。高层建筑内的各种电气设备的防雷接地技术先进与否直接关系到各种设备的安全可靠性和人身安全，由此我们可以看到建筑防雷接地的重要性。关键词：防雷，接地，等电位目录绪论01.雷击带来的危害11.1闪电的主要危害有四种：1 1.1.1直击雷11.1.2雷电波入侵11.1.3诱发过电压11.1.4地电位反击12.综合防雷系统设计42.1综合防雷接地设计六大要素：42.1.1接闪42.1.2分流（保护）42.1.3均压42.1.4屏蔽42.1.5接地52.1.6综合布线52.2综合防雷设计分类62.2.1外部防雷系统及其设计62.2.2内部防雷系统及其设计9结论13参考文
3、献14致谢15绪论 两百多年前，由伟大发明家富兰克林发明了避雷针，从那时候开始，建筑物等设施都有了一定的对雷电的防护，人们相信它可以结束雷电损害，所以在之后的日子里对防雷的问题有所松懈。但当今现代高科技飞速的发展，特别是在微电子领域，雷电灾害越来越频繁的对人们的生产生活造成损失，原有的避雷针已经无法保护建筑物内的人员和电气设备安全。手机接打电话遭受雷击致死，这样的事件已不再稀奇，原先许多从来不发生雷电灾害的行业和部门也频频受害，这些雷电灾害是人们意料不到的。为了更好地保护人身和财产安全，我们必须认识到建筑防雷接地的重要性。建筑防雷接地工程是一个系统工程，我们必须考虑整体外部防雷措施和接地防雷措
4、施（接闪功能、分流、均衡电位、屏蔽作用、合理布线、过电压保护等诸多重要因素）考虑防雷措施。在本文中，建筑物的雷电损伤描述在四个方面。首先，介绍了对建筑物及其内部设备的损坏，例如直接雷击，雷电波入侵，感应过电压和地电位。然后介绍目前针对这四种雷电危害的电气综合防雷系统的设计外部防雷和室内保护.1.雷击带来的危害 雷击通常是带电云层与带异种电荷的另一部分云层之间的放电，或者是带电云层与大地之间快速的放电现象。这种快速放电过程产生强烈的雷击伴随着轰隆的声音。当然，云层之间的放电对穿越其间的飞行机器产生很大的影响，但对地面上的建筑物、人和动物没有太大的影响。然而，地球带电云对大地的放电，会使建筑物，电
5、气和电子设备和人，牲畜的带来巨大损害，这是电气防雷设计的主要对象。1.1闪电的主要危害有四种：1.1.1直击雷 带电云在地球上的一个点的猛烈放电现象。它的破坏力非常的巨大，如果不能及时的引入大地，将导致在排放通道范围内的建筑物，设施，人和动物遭受严重损坏或破坏，比如火灾，建筑物损坏，电气和电子系统的破坏，电气和电子系统的破坏，电气和电子系统的破坏，甚至危及人类和动物生命安全。1.1.2雷电波入侵 闪电不是直接排放在建筑物和设备本身，而是放在建筑物外面的电缆放电。电缆上的雷电或过电压，几乎以光速沿电缆线路扩散，侵入和危及室内电子设备和自动控制系统。因此，经常在听到雷声之前，我们的电子设备，控制系
6、统等可能已经损坏。1.1.3地电位反击如果雷电直接击中在接地电位的建筑物或设施的防雷设备将促进几微秒数万甚至数十万伏特。雷击电流的高度由地面设备的一部分流向电力系统或网络信号系统，流向地面或其他设施或穿孔的电力系统网络信号系统，抵御电子设备的损坏或损坏。同时，它可能会导致高电位和火花放电电路无等电位连接线。例如，当10ka的雷电流通过导体进入地面下，假设一个10欧姆的接地电阻，根据欧姆定律，我们可以看到一个电压为100kV。因为一点和C点，D点相连，所以这些点100KV的电压。E指着0的电压值，设备D和E点之间的电压差为100kV，足以损坏设备。1.1.4诱发性过电压 雷电不会不直接向地面放电
7、，它发生在设备或线路附近，并且仅在云和云之间发生放电。闪电释放电荷并在电力和数据传输线以及金属管金属支撑件中引起过电压。 雷电在建筑物内部有闪电保护设施，闪电沿着建筑物顶部连接到接闪器上，这一过程中转向地球，形成一个强大的即时状态磁场涡，温和对电子设备造成干扰，数据丢失，将导致故障或暂时麻痹;严重的话会使组件故障，可能导致电路板烧毁，使整个系统瘫痪。以上四个方面的雷电对建筑物的破坏后，感应过电压和地电位反击的三个最集中在三个，统称为雷电电磁脉冲。从相关统计核实来看，直接雷击伤害仅占15%，而雷电电磁脉冲伤害占比高达85%。因此，现代高层建筑的防雷设计不同于以往简单的设计。高层建筑物防雷设计的第
8、一步，首先是要了解到建筑物的防雷等级。建筑物防雷设计规范(GB5005797 2000)中，等级的划分，除了由建筑物的功能作为定性标准外，第二类、第三类防雷建筑物，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。建筑物年预计雷击次数计算公式如下：N = k * Ng * Ae （1）式中：N 建筑物年预计雷击次数（次a）； k 校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5； Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次（k
9、m2a）； Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。雷击大地的年平均密度应按下式计算：Ng 0.024T d 1.3 （2）式中：T d年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（da）。建筑物等效面积Ae是其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法分以下三个方面：（1）当建筑物的高H小于100m时，其等效面积按以下公式计算： （3）式中： L、W、H分别为建筑物的长、宽、高（m）。（2）当建筑物的高H等于或大于100m时，建筑物的等效面积按下式计算：Ae LW2 H（LW）H2 10-6 （4）（3）当建筑物各个部位的高度不一致时，应沿=周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点
10、最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。（4）根据上述公式计算N后可确定雷电等级。一般按其重要性和性质分为办公楼、省级办公楼、其他重要或人员密集的公共建筑，住宅、办公楼等一般民用建筑两类。2.综合防雷系统设计2.1综合防雷接地设计六大要素： 防雷接地设计是一个非常复杂的问题，靠一种或两种先进的防雷设备和雷电防护措施根本无法解决，可以完全消除雷电过电压和感应过电压的影响，避免雷击损坏必须对路，一个雷电危险因素为综合保护，以将雷电损伤降至最低。这种集成保护包括接闪，分流（保护），均压，屏蔽，接地，合理布线，统称为综合防雷接地设计的六大要素。2.1.1接闪 接闪就是在一定程度上使雷电放电时不能任意
11、选择放电通道，而只能根据雷电防护系统的设计提前规定通道，将雷电能量送到地球。2.1.2分流（保护） 现代防雷技术发展，这重点，是各种类型的电子设备或电气系统的措施保护的关键。所谓分流是指所有外部（包括电源线、电话线、数据线或天线信号线）与防雷接地装置或在平行SPD电涌放电器，线路电压波影响沿着这些线路或设备带进房间，突然滴低值电阻的闪电在短路状态，雷电流的一侧从附近。当闪电电流分流时，仍有少量的电线沿公路纳入设备，它是非常危险的，一些高电压微电子器件和丝前进入盘柜应当是多种形态的。（不低于三级防雷）2.1.3均压 指建筑物的各个部分是形成等势，即等电势。如果建筑物的结构有各种金属加固和金属管道
12、可以连接成一个统一的导体，建筑当然不会有不同的等电位，所以你可以确保建筑物不会产生反击和危险人体安全接触电压或阶跃电压，防止雷电电磁脉冲干扰微电子器件也有很大的好处。钢筋混凝土结构最有可能是等电位的，因为大多数内部结构钢筋是焊接或捆扎在一起的。作为防雷装置的接地要求，避雷器必须与梁、柱与底板，焊接可靠，绑扎或搭接在一起，和各种金属及金属管焊接设备或卡在一起，使整个建筑成为一个很好的潜在的等电位体。2.1.4屏蔽 屏蔽是使通信设备，计算机，精密仪器和自动控制系统的建筑物免受雷电电磁脉冲危害作为主要目的。在建筑物内部大量的电气设备存在着，防雷装置将受电磁的干扰，但也因其高灵敏度、低电压水平，有时在
13、雷击或雷电，雷电电磁辐射也会受到影响，甚至在其他建筑物雷电，将由电磁波影响。因此，我们应充分利用建筑物内的钢筋混凝土结构，即楼板、屋面、墙体和钢梁、钢柱，形成一个笼来实现屏蔽。由于不同墙体和钢筋楼板结构的稀疏致密，钢板密度不够，设计者应根据不同设备的不同要求增加网格密度。良好的屏蔽等电位和分流这两个问题的解决，而且雷击电磁脉冲的最有效措施。此外，整体防护建筑还可以防止球雷击，侧击雷。2.1.5接地 接地是指已经流入雷电系统的雷电流平稳地进入地球，并且不能让雷电能量集中在雷电防护系统的某处受保护对象具有破坏作用，良好的接地以便有效地释放雷电的能量，降低引下线电压，以避免反击。一些旧规格过去需要单
14、独接地的电子设备，其目的是防止电网杂散电流干扰器件正常工作。但现在，防雷工程设计已经不再提倡单独接地，而是采用与防雷接地系统共用接地极，但接地电阻从原来小于4降低到1。接地做不好，所有的防雷措施都不能发挥出防雷应有的效果。2.1.6综合布线 指如何获得最佳的集成布线效果。现代建筑实现照明，电力，电话，电视和计算机设备的功能都是通过遍布各处的管线，在设计防雷系统的过程时，必须考虑与这些管道的关系。为了保证在管线不受到防雷接地装置接闪器的影响，首先，这些线路应穿在金属管中，以实现可靠的屏蔽。二，线条应以垂直线的主要部分为中心设置在建筑物的中心，并避免使用靠近引线的下行线，以尽量减少感应范围。除了考
15、虑布线和屏蔽的位置，还需要安装线路避雷器，变阻器和其他浪涌保护器。因此，各种室内管道的设计，必须将防雷接地系统统一考虑到位。2.2综合防雷设计分类 传统的防雷方法主要是防直击雷，其技术措施可分为接闪装置，引下线，接地等。接闪装置可根据建筑物的地理位置，现有结构，重要程度决定是否使用避雷针，避雷网，避雷带或联合接闪的方式。然而，随着微电子技术的发展和广泛应用，传统的防雷设计方法难以满足现代建筑防雷的需要。 根据上述六个元件的综合防雷可分为外部防雷（建筑或设施直接防雷）和内部防雷（雷电电磁脉冲防护）两部分，外部防雷主要外部防雷系统是保护建筑免受火灾和人身安全事故造成的直接雷击，而内部防雷系统是为了防止雷电波侵入，雷电引起的过电压和地面电位的反击，由设备的入侵造成的电压损坏，这是外部防雷系统所无法保护的。
