摘 要：本文介紹了雷電的基本知識及其分類，詳細(xì)分析了雷電入侵建筑物的4種途徑，介紹了建筑物防雷的具體措施，以及國內(nèi)外浪涌保護(hù)產(chǎn)品的情況，為進(jìn)行建筑物防雷設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：防雷；建筑物；浪涌保護(hù)；接地；等電位

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

雷電是一種大氣物理現(xiàn)象，最初人類對雷電現(xiàn)象的認(rèn)識主要體現(xiàn)在人能直接感覺到的“雷聲”、“閃電”及其所造成的破壞。雷電給人類帶來各種破壞：引起火災(zāi)，引發(fā)大面積停電，毀壞建筑物、損壞財物、傷害人畜等，將各種網(wǎng)絡(luò)損壞，加速設(shè)備老化甚至損壞設(shè)備，造成計算機信息系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)丟失，因此需要對雷電進(jìn)行防護(hù)。

1 雷電入侵建筑物的途徑

雷擊在線路上引起的過電流、過電壓以及極強的交變電磁場是損壞建筑物內(nèi)設(shè)備的主要原因，有配電線路、通信線路（包括無線天線）、地反擊、雷擊電磁場四種途徑，具體分析如下。

1.1 配電線路引入雷電

高壓線路上都安裝有氧化鋅避雷器，因其分工不同，其殘余電壓很高，變壓器雖有一定的隔離和衰減作用，但不能有效地抑制，仍有相當(dāng)大的剩余雷電能量會由一次線圈感應(yīng)到二次線圈，從而傳導(dǎo)至后續(xù)設(shè)備。配電線路產(chǎn)生過電壓后，該過電壓直接傳到弱電子設(shè)備，并將設(shè)備損壞，一般是將設(shè)備的電源部分損壞，根據(jù)線路上的過電壓的成因及危害可分為6種情況：

市電線路架空布設(shè)時遭直接雷擊，因線路較長，發(fā)生的幾率較大，線路上的雷電流相當(dāng)大，危害也很大。

市電線路架空布設(shè)，附近發(fā)生雷擊時，雷電電磁場使得線路上感應(yīng)到雷電流。有較大的發(fā)生幾率，但雷電流不太大。

市電線路走地纜溝或埋地布設(shè)，發(fā)生雷擊后雷電流入地時，線路上感應(yīng)到雷電流。相對前面兩種情況來講，發(fā)生幾率及雷電流都不大。

建筑物內(nèi)配電線路受避雷針引下線電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流，雷電流的大小和發(fā)生幾率與建筑結(jié)構(gòu)及布線有關(guān)。垂直方向的線路、沒有屏蔽而且離引下線較近時，發(fā)生幾率及雷電流較大。

建筑物內(nèi)配電線路受戶外附近雷擊電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流，雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點電流等有關(guān)。當(dāng)建筑物屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點靠樓較近、落雷點電流大時，線路感應(yīng)雷電流就較大。

1.2 通信線路引入雷電

通信線路一般有光纖、數(shù)據(jù)線、電話線、天線、饋線、控制線等，其中光纖主要是由非導(dǎo)電介質(zhì)構(gòu)成，所以將光纖增強芯進(jìn)行可靠接地。通信線路感應(yīng)雷電后，雷電直接傳到設(shè)備，并將設(shè)備損壞，一般是將設(shè)備的通信口損壞，與電源線路上產(chǎn)生雷電流的情況相似，一般來講，通信線路上的雷電流比電源線路上的雷電流要小，通信線路上產(chǎn)生雷電的6種情況：

通信線路在室外架空布設(shè)時遭直接雷擊，因通信線有絕緣層、架空布線的情況不多等原因，因此，發(fā)生幾率較低，但一旦發(fā)生，線路上的雷電流大。

通信線路在室外架空布設(shè)，附近發(fā)生雷擊時，線路上感應(yīng)到雷電流。如架空線路較長，則有較大的發(fā)生幾率。

通信線路在室外走地纜溝或埋地布設(shè)，發(fā)生雷擊后雷電流入地時，線路上感應(yīng)到雷電流，雷電流不大。

建筑物內(nèi)通信線路受引下線電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流，如線路沒有屏蔽又離引下線較近，則發(fā)生幾率大，而且雷電流也足以將通信口損壞。

建筑物內(nèi)通信線路受戶外附近雷擊電磁場感應(yīng)而產(chǎn)生雷電流，雷電流的大小與建筑物的屏蔽性、布線、落雷位置、落雷點雷電流等有關(guān)。當(dāng)建筑物屏蔽性較差、線路靠外墻、落雷點靠樓較近、落雷點電流大時，線路感應(yīng)雷電流較大。

1.3 地反擊危害

地反擊是指同一設(shè)備或系統(tǒng)同時連接到幾個互相沒有直接電氣連接的地網(wǎng)，當(dāng)雷擊時，各地網(wǎng)之間可能存在較高的電位差，該電位差通過地線直接加在同一設(shè)備系統(tǒng)上，該電位差有可能將設(shè)備損壞。接地系統(tǒng)不符合要求的主要危害是會產(chǎn)生地反擊，雷擊時地電位抬高，該高電位通過地線傳到設(shè)備，此時，如設(shè)備有低電位的外接線則會形成電位差損壞設(shè)備，如設(shè)備沒有外接線或外接線都呈高阻狀態(tài)則沒有電位差，屬于水漲船高性質(zhì)，設(shè)備不會損壞。

1.4 雷電電磁場

雷電電磁場是指：建筑物附近發(fā)生雷擊或建筑物本身遭雷擊時，建筑物內(nèi)有較強的交變電磁場，處在該交變電磁場中的設(shè)備有可能損壞。

2 建筑物的防雷措施

GB 50057-1994（2000年版）建筑物防雷設(shè)計規(guī)范、GB 50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范對建筑物防雷進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。GB 50057適用于進(jìn)行建筑設(shè)計時的雷電防護(hù)措施，標(biāo)準(zhǔn)中包含很多計算方法及公式；GB 50343對建筑物電子信息系統(tǒng)綜合防雷工程的設(shè)計、施工、驗收、維護(hù)與管理做出了規(guī)定和要求，適用于新建、擴建、改建機房等建筑物電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)，其中6條為強制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行。

建筑物防雷設(shè)計時，既要考慮對直接雷擊進(jìn)行防護(hù)，也要考慮對感應(yīng)雷擊的防護(hù)。對于直接雷擊，最有效的措施是采用避雷針、避雷網(wǎng)等接閃器，通過引下線將強大的雷電流引入大地，這就要求建筑物接地良好，防雷接地電阻要求10Ω以下，接地不良將影響屏蔽及等電位效果。在電力系統(tǒng)中，也采用高壓氧化鋅避雷器進(jìn)行直接雷擊的防護(hù)。

對于感應(yīng)雷擊，通常采用專用的浪涌保護(hù)產(chǎn)品進(jìn)行防護(hù)。需要注意的是，避雷針、避雷網(wǎng)等接閃器的引下線，絕對不能作為防感應(yīng)雷擊的浪涌保護(hù)設(shè)備的地線，需要單獨另外埋設(shè)地線。否則，當(dāng)強大的雷電流通過引下線進(jìn)入大地時，共地線將可能引起地反擊、雷擊電磁場對設(shè)備造成損壞。

3 浪涌保護(hù)產(chǎn)品的情況

目前，浪涌保護(hù)器（SPD）采用的是多種器件的組合，包括放電間隙、氣體放電管、晶閘管和三端雙向可控硅元件類型的開關(guān)型浪涌保護(hù)器件，以及壓敏電阻器和瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）類型的限壓型浪涌保護(hù)器件。通過多級防護(hù)達(dá)到，為雷電流提供瀉放回路，抑制瞬態(tài)電壓升高。

國外早已開發(fā)出一系列浪涌保護(hù)產(chǎn)品，用于交/直流電源、各類通信線路、電視監(jiān)控、家用電源插座的浪涌保護(hù)。國內(nèi)生產(chǎn)浪涌保護(hù)產(chǎn)品的廠家也有近百家，技術(shù)逐漸成熟，產(chǎn)品價格逐步降低。

在選擇浪涌保護(hù)產(chǎn)品時，要注意選擇殘余電壓低、全面保護(hù)、智能化的產(chǎn)品。殘余電壓是雷電壓經(jīng)浪涌保護(hù)器泄流鉗位后的電壓，在保證工作電壓前提下，殘壓越低設(shè)備越安全。安裝浪涌保護(hù)器的最根本的目的就是將雷電壓抑制下來，因此殘壓是防雷器最重要的性能參數(shù)。浪涌保護(hù)器只有線對地的保護(hù)是不安全的，各線之間、各線對地之間都應(yīng)有保護(hù)。

智能化的產(chǎn)品便于管理及維護(hù)，浪涌保護(hù)器通常提供繼電器觸點接入到消防報警等其它系統(tǒng)中，有的廠家產(chǎn)品還提供聲音報警、放電次數(shù)統(tǒng)計、氧化鋅劣化指示，通過數(shù)碼管或液晶屏顯示雷擊發(fā)生時刻、三相電壓及三相負(fù)載是否平衡，可根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇。

浪涌保護(hù)器內(nèi)通常采用并聯(lián)、串連結(jié)構(gòu)，設(shè)置多路快速熔斷保險絲監(jiān)測各個氧化鋅壓敏電阻。發(fā)生強烈雷擊后，浪涌保護(hù)器中氧化鋅壓敏電阻有個別損壞時，相應(yīng)的保險絲熔斷，通流能力出現(xiàn)劣化，浪涌保護(hù)器還有保護(hù)功能，發(fā)生后續(xù)雷擊時浪涌保護(hù)器還能起到保護(hù)作用。

結(jié)語

通過避雷針等可以對直接雷擊進(jìn)行防護(hù)，對感應(yīng)雷擊通常采用浪涌保護(hù)器。近幾年在銀行、電力、海關(guān)、電信、石化、鐵路等行業(yè)中，浪涌保護(hù)器得到廣泛應(yīng)用，取得了很好的防雷顯著。通過合理的、系統(tǒng)的防雷設(shè)計，就可以有效地防止雷電對建筑物的侵害。

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