高层住宅楼防雷接地系统设计

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1、高层住宅楼防雷接地系统设计Prepared on 24 November 2020 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

2、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abstractSince ancient times, the thunder and lightning disasters have been there, according to statistics, the earth at any time on average there are more than 2 thousand thun

3、derstorms, the average number of lightning per second, 100 times, each time the lightning intensity of up to 1 billion volts,damage can be the rapid development of science and technology, more and more high-rise buildings into the field of vision. The most typical is the intelligent building, high-r

4、ise buildings to attract lightning, make their buildings and nearby buildings were destroyed. In addition, with the development of microelectronics technology and widely used in various fields, the lightning disaster material transfer the lightning of the building itself to destroy indoor electrical

5、 equipment, electronic equipment, and living within the building of personal injury accidents. At the same time, also from a strong field of lightning protection object extends to the weak electric field. The generation of lightning electromagnetic pulse harm to people and property than the direct l

6、ightning The harm, has become a major hazard caused by lightning. The lightning protection of electrical equipment in high-rise buildings of the grounding technology and not directly related to the safety and reliability of the equipment and personal safety, so we can see the importance of building

7、lightning protection and grounding.Key words: lightning protection, grounding, and other potential目录绪论两百多年前，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

8、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一外部防雷和室内 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

9、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。闪电的主要危害有四种：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。闪电不是直接排放

10、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 系统等可能已经损坏。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

11、以看到一个电压为lOOkV。因为一点和C点，D点相连， 所以这些点1OOKV的电压。E指着0的电压值，设备D和E点之间的电压差为 lOOkV，足以损坏设备。诱发性过电压雷电不会不直接向地面放电，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

12、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（GB50057 97 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

13、的建筑物取 2；金属屋面的砖木结构建筑物取；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；Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（km2a）；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 = d （2）式中：T d年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d/a）。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：二LW + 2(L + W)、H(200 - H) + 兀H(200 -

14、 H)10-6( 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 = LW+2 H (L+W)+nH2 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

15、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。接闪就是在一定程度上使雷电放电时不能任意选择放电通道，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。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

16、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）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。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