浅谈建筑物的防雷工程设计

浅谈建筑物的防雷工程设计

韦群英

来宾市气象局广西来宾546100

摘要：本文通过对日常工作进行总结，浅谈如何进行建筑物的防雷工程设计，包括建筑物防直击雷、防感应雷及电源防雷三方面内容的设计。以用于指导防雷工程工作，便于日后防雷工作业务技术水平及质量的提高。

关键词：浅谈；建筑物；防雷工程；设计

随着人类社会的不断发展，雷电对社会造成灾难的事件频繁发生，它会对建筑物及生灵造成灾害，甚至危及到人民的生命财产安全。现如今，电子科技发展迅速，各家各户电子设备不少，计算机网络系统、通讯系统更是各单位日常工作的必要条件，而建筑物的防雷设施是否完善，会直接影响到电气和通讯设备。因此，对建筑物进行防雷综合防护设计，并安装防雷装置变得必不可少。

1建筑物防雷设计概述

建筑物的防雷设计应包括防直击雷、防感应雷及电源防雷三个方面：第一，在拥有合格的外部防雷装置的基础上对其进行优化设计，尽可能增加防雷引下线数量，尽量采用网格型接闪器的环形接地体，使分流系数减小，才能使防直击雷达到更好的防护效果，并降低雷电磁场的强度。第二，进行防侧击雷的设计及信号系统防雷的设计。第三，电源防雷方面的设计。

2防雷雷设计的基本要点

2.1建筑物防直击雷工程设计

2.1.1接闪器的设计

现代建筑物多为钢筋混凝土结构和钢结构，它们的结构本身可以耐受雷击。在这些建筑物上无须装设避雷针。按建筑物易受雷击的部位敷设明装避雷带和避雷网是优选方案。暗装避雷带和避雷网一般无碍接闪，但雷击时可能有局部屋面受损。避雷带和避雷网格相结合的方式，其不但可以接闪直击雷，而且还可以起到初级屏蔽雷电磁场的作用，有助于雷击电磁脉冲的防护。若防直击雷使用避雷针作为接闪器，必须明确计算出保护平面的保护半径，并作出避雷针安装位置示意图及避雷针结构图。

2.1.2引下线的设计

建筑物防雷引下线除了雷满足防雷类别的要求间距外，应尽可能的多，使得流经每根引下线的雷电分流量尽可能小，以达到减小电磁场强度的目的，引下线应与接地装置可靠连接。

2.1.3接地装置的设计

防雷接地装置不仅达到相关类别标准要求，保证直击雷能量顺利泄流入地，还应满足信息系统雷电综合防雷时共地的要求。专设接地极宜设成闭合环型，当闭合环型面积小行80平方米时，应增设垂直接地椎和水平接地极。

2.1.4防侧击雷的设计

防侧击雷也不容忽视，必要情况下需设均压环、均压带，以供金属门窗等金属构件接地用。等电位联结非常很重要，而接地就是大范围的等电位联结。等电位连接是减小地-地电位差、防止因雷电地电位升高而形成反击的重要措施。它对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用，都是十分必要的。因此，建筑物防直击雷设计必须在需要实施等电位连接的地方预留等电位连接端子或等电位连接板。等电位联结线和联结端子板优先采用铜质的材料。

2.2建筑物内部防感应雷工程设计

各种建筑的雷电电磁脉冲干扰有三种情况：空中雷电波电磁辐射对室内的电力线路或是电子设备的电磁干扰；当建筑物防雷装置接闪之时，瞬间的强大雷电流对室内电子设备及电力线路干扰以及外部各种强、弱电架空线路或电缆线路的电磁波对室内电子设备的干扰。

要做内部防感应雷工程的设计，设计文件应包含以下几个方面：

2.2.1做好等电位连接

在进行内部防感应雷设计时将建筑物的构架、钢筋等构件、配电的保护接地系统、金属管道等与防雷装置组成一个共用接地系统，并在一些适宜的地方预先埋设等电位连接板。

2.2.2安装信号避雷器

防雷工程设计时，应该将建筑物的需要保护的空间进行防雷保护区划分。当建筑物邻近遭受雷击时，雷电强度越强，离建筑物越近，建筑物内部的雷电辐射磁场强度越大。因此，对信息系统主机房进行屏有效屏蔽，增设在后续防雷区，有利于雷电辐射磁场强度的减弱，使其降低到设备所能承受的强度。

信息系统雷击电磁脉冲的防护的设计首先应进行雷击风险评估，评估建筑物的条件、信息设备的重要性，还有发生雷击事故影响的严重程度等，由此可将信息系统雷击电磁脉冲的防护分为四级，分别采用相应防护措施。

2.3建筑物电源防雷设计

对于供电系统雷电过电压的防护，最有效的防护措施是实施线路屏蔽和等电位连接，因此应选择参数适合的SPD，在适当的位置进行安装。电气工程设计必须建立完善的雷电浪涌过电压保护措施（以下简称SPD）对其进行保护是现如今最直接的防护方法。

建筑物的电源防雷设计一般需要安装三级电源避雷器，如果为该高层住宅，一般情况下进行二级分类保护，即在动力总配电箱内安装符合I级分类试验的SPD，在电梯及屋顶风机等设备的电源配电箱装符合Ⅱ级分类试验的SPD。如果高层住宅档次比较高，造价也允许，则宜在住户的配电箱内安装符合Ⅲ级分类试验的SPD。普通的多层住宅，宜在照明总配电箱内安装符合I级分类试验的SPD。条件允许的情况下，可以在照明总配电箱处再安装符合Ⅱ级分类试验的SPD。

设计文件不仅应有所选用的电源SPD的参数说明，还应该绘制电源SPD安装示意图，例如火花间隙开关型SPD与压敏元件限压型SPD之间的配合距离为10m，都是压敏元件限压型SPD的配合距离为5m，所有这些距离都应在图上标出，若未达到则应采取相应退耦措施。这就需要设计人员对施工现场的勘察工作做得细，设计工作才能做得完善。

现假设以德国OBO系列产品示范，设计如下：

2.3.1第一级避雷器的安装

在总电源进线配电柜内或在配电变压器的低压侧主配电柜内引出至本建筑物防直击雷装置保护范围以外的电源线路的配电箱内安装符合I级分类试验的SPD。

第一级电源避雷器应选用V25-B/4（最大放电电流100kA）模块式防雷器，安装于主配电机房内，其前端应加装63A／3P空开保护器1组。

2.3.2第二级避雷器的安装

在引出至本建筑物防直击雷装置的保护范围之内的屋顶风机、屋顶广告照明的电源配电箱内电源线路上应安装符合Ⅱ级分类试验的SPD。如果在电源进线处安装的电涌保护器的电压保护水平加上两端引线的感应电压还没有办法保护该配电箱的供电设备，则要在此级配电箱安装符合Ⅱ级分类试验的SPD，设置的位置一般在LPZ1区和LPZ2区交界面处。例如：楼层配电箱、保安监控中心、电信机房、有线电视机房。

第二级电源避雷器：选用V20-C/4（最大放电电流40kA）或V20-C/2（最大放电电流40kA）模块式防雷器，安装于入户配电箱内（前端应加装40A／3P）空开保护器1组。

2.3.3第三级避雷器的安装

对于需要对瞬态过电压限制要求高的设备如信息系统设备，则需要考虑在设备前安装符合Ⅲ级分类试验的SPD，安装的位置一般情况下设在计算机设备、信息设备、电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。

第三级电源避雷器选用DSN3-D（最大放电电流6.5kA）防雷接线插座,用以连接重要设备的接线插头，如服务器电源插头、卫星接收机电源插头、主交换机电源插头等。

3结语

本文通过对日常工作进行总结，浅谈如何进行建筑物的防雷工程设计，认为一套完整的防雷工程设计方案应该全面考虑防直击雷、防感应雷及电源防雷三个方面内容，不得有为了节约成本而忽略任何一个方面。

参考文献：

[1]郑相辉，颜沅沅，林少松．现代建筑SPD系统的防雷与接地[J]．气象研究与应用，2017，38(2）：89-91.

[2]林靖，谢碧凤等．雷击建筑物钢筋结构时的电路网络分析法[J]．气象研究与应用，2017，38（S）：71-76.

作者简介：韦群英（1978-）女，壮族，广西象州人，本科学历，工程师，从事防雷业务管理工作。