本文選自國家級期刊《建筑知識》，《建筑知識》是由建筑師、工程師的學(xué)術(shù)團體中國建筑學(xué)會主辦的、建設(shè)部主管的一本科普期刊，創(chuàng)刊于1981年，現(xiàn)擁有讀者近4萬。他們遍及全國的各個設(shè)計院、建筑師、工程師、材料商、房地產(chǎn)開發(fā)公司、裝飾公司、大專院校的學(xué)生和各大企業(yè)的基建部門。創(chuàng)刊二十多年來，以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，博得了廣大讀者的欣賞與信賴。國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN11-1243/TU，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1002-8544）。中國知網(wǎng)全文收錄。
　　摘要：通過了解雷電的形成及特點，掌握正確的防護方法，并闡述如何在建筑物的防雷設(shè)計和安裝時進行整體統(tǒng)一的考慮。

　　關(guān)鍵字：雷電的形成,雷電的種類,防雷設(shè)計和安裝

　　一、雷電的形成及特點

　　雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中，積雨云在形成過程中，它的某些部分積聚起正電荷，另一部分積聚起負(fù)電荷，當(dāng)這些電荷積聚到一定程度時，就產(chǎn)生放電現(xiàn)象。這種放電有的是在云層與云層之間進行，有的是在云層與大地之間進行。云對地的放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的，當(dāng)?shù)竭_地面時（地面上的建筑物，架空輸電線等），便會產(chǎn)生由地面向云團的逆導(dǎo)主放電。在主放電階段里，由于異性電荷的劇烈中和，會出現(xiàn)很大的雷電流，并隨之發(fā)生強烈的閃電和巨響，這就形成雷電。這種放電時間短促，一般約50-100微秒，但電流則異常強大。放電時產(chǎn)生強烈的光，這就是閃電。閃電時，將釋放出大量熱能，瞬間能使空氣溫度升高1-2萬度，空氣的壓強可達70個大氣壓，這樣大的能量，具有極大的破壞力。

　　二、雷電的種類、危害及防護

　　雷電主要有四種類形：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波、球形雷。

　�。ㄒ唬�、直擊雷：

　　1、直擊雷主要危害高層建筑

　　是帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機械力等一系列的破壞作用。指帶電的云層與大地上某一點之間發(fā)生迅猛的放電現(xiàn)象，主要危害建筑物、建筑物內(nèi)電子設(shè)備和人。

　　直擊雷的電壓峰值通�？蛇_幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾萬~幾十萬安培，其之所以破壞性很強，主要原因是雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾微秒到幾百微秒）就釋放出來，從瞬間功率來講，是巨大的。

　　2、直擊雷的防護

　　防雷的第一道防線是攔截直擊雷。通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。以上防直擊雷的措施主要依據(jù)是國際電工委員會IEC1312_1～3《雷電電磁脈沖的防護》、《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》、《電子設(shè)備雷擊導(dǎo)則》、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》等。

　�。ǘ�）、感應(yīng)雷

　　1、感應(yīng)雷是直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以及發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，主要危害建筑物內(nèi)電子設(shè)備。是閃電放電瞬間，在附近導(dǎo)體產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

　　靜電感應(yīng)：由于雷云的作用，使附近導(dǎo)體感應(yīng)并積聚大量與雷云相反極性的束縛電荷，當(dāng)雷云主放電時，雷電先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，原來處于雷云附近導(dǎo)體中與雷云相反極性的束縛電荷被釋放出來，形成自由電荷，如不就近泄散入地就會產(chǎn)生很高的電位。

　　電磁感應(yīng)：由于雷電流迅速變化（瞬態(tài)脈沖）在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。

　　2、感應(yīng)雷的防護

　�。�1）電源防雷

　　根據(jù)樓房建設(shè)的要求，配電系統(tǒng)電源防雷應(yīng)采用一體化防護，選擇合理的雷電涌保護裝置。

　�。�2）信號系統(tǒng)防雷

　　與電源防雷一樣，通訊網(wǎng)絡(luò)的防雷主要采用通訊避雷器防雷。目前，計算機遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)常采用的方式有電話線、專線、X.25、DDN和幀中繼等，通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要為MODEM、DTU、路由器和遠(yuǎn)程中斷控制器等。通常根據(jù)通訊線路的類型、通訊頻帶、線路電平等選擇通訊避雷器，將通訊電涌保護裝置串聯(lián)在通訊線路上。

　�。�3）等電位聯(lián)接

　　等電位聯(lián)接就是把所有導(dǎo)體相互作良好的導(dǎo)電性連接，并與接地系統(tǒng)連通。其中非帶電導(dǎo)體直接用導(dǎo)線連接，帶電導(dǎo)體通過避雷器連接。其本質(zhì)是由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線、等電位連接器（即避雷器、地線隔離器）和所有導(dǎo)體組成一個電位補償系統(tǒng)。其作用，一是為雷電流提供低阻抗的連續(xù)通道，使其迅速導(dǎo)入大地泄放。二是使系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差。即在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時間里，通過這個電位補償系統(tǒng)可以迅速地在被保護系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)的所有導(dǎo)電部件之間建立起五個等電位區(qū)域。這個區(qū)域相對于外界可能存在著數(shù)十千伏的電位差。重要的是在需要保護的系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)部，所有導(dǎo)電部件之間不能存在顯著的電位差，從而達到保護設(shè)備和人身安全的目的。

　�。�4）分流

　　分流是將雷電流能量向大地泄放過程中應(yīng)符合層次性原則。層次性就是按照所劃分的防雷保護區(qū)對雷電能量分級瀉放。盡可能多、盡可能將多余能量在引入信息系統(tǒng)之前泄放入地。（A、前級評估模式用于評估LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處的雷電流分配情況。該級的雷電流用10/350波形表示。B、后續(xù)評估模式用于評估LPZ1區(qū)以后各級保護區(qū)交界處的雷電流分配情況。由于用戶側(cè)絕緣阻抗遠(yuǎn)大于避雷器放電支路處外線路的阻抗，進入后續(xù)防雷區(qū)的雷電流將減少。該區(qū)域的雷電流用8/20µs波形表示。）

　�。�5）金屬屏蔽及重復(fù)接地

　　在做好以上措施基礎(chǔ)上，還應(yīng)采用有效屏蔽，重復(fù)接地等辦法，避免架空導(dǎo)線直接進入建筑物樓內(nèi)和機房設(shè)備，盡可能埋地纜進入，并用金屬導(dǎo)管屏蔽，屏蔽金屬管在進入建筑物或機房前重復(fù)接地，最大限度衰減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓。

　�。ㄈ�）雷電侵入波

　　雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。其傳播速度為3x108m／s。雷電侵入波可毀壞電氣設(shè)備的絕緣，使高壓竄人低壓，造成嚴(yán)重的觸電事故。屬于雷電侵人波造成的雷電事故很多，在低壓系統(tǒng)這類事故約占總雷害事故的70%。

　　為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進入室內(nèi)，低壓線路最好采用地下電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地。采用架空線供電時，在進戶外裝設(shè)一組低壓閥型避雷器或2～3mm的保護間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。接地裝置可以與電氣設(shè)備的接地裝置并用。接地電阻不得大于5～30Ω。閥型避雷器裝在被保護物的引人端。其上端接在線路上，下端接地。正常時，避雷器的間隙保持絕緣狀態(tài),不影響系統(tǒng)的運行，當(dāng)因雷擊，有高壓沖擊波沿線路襲來時，避雷器間隙擊穿而接地，從而強行切斷沖擊波，這時進人被保護物的電壓僅雷電流通過避雷器及其引線和接地裝置產(chǎn)生的殘壓。雷電流通過以后避雷器間隙又恢復(fù)絕緣狀態(tài)，以便系統(tǒng)正常運行。

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　　在雷電頻繁的雷雨季節(jié)，偶然會發(fā)現(xiàn)殷紅色、灰紅色、紫色、藍(lán)色的“火球”，直徑一般十到幾十厘米，甚至超過1米；有時從天而降，然后又在空中或沿地面水平移動，有時平移有時滾動，通過煙囪、開著的門窗和其他縫隙進入室內(nèi)，或無聲地消失，或發(fā)出絲絲的聲音，或發(fā)生劇烈的爆炸，因而人們習(xí)慣稱之為“球形雷”。較為罕見。

　　防避球形雷最好在雷雨天不要打開門窗，并在煙囪、通風(fēng)管道等空氣流動處裝上網(wǎng)眼不大于4平方厘米，粗約2~2.5mm的金屬保護網(wǎng)，然后作良好接地。

　　在國際建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)（IEC/TC－81）和我國的《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中，均沒有對球雷的防護作出規(guī)定。防護球雷并不困難，就防護球雷措施而言，最好是籠式避雷網(wǎng)，如果達不到籠式避雷網(wǎng)條件，就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網(wǎng)并接地；堵好建筑物墻面上不必要的孔洞；煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網(wǎng)并接地；儲存或損傷易燃易爆物體的倉庫和廠房的煙囪和放氣管應(yīng)加裝阻火器并接地。對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護球雷的措施。

　　三、建筑物防雷的整體性

　　建筑物防雷的整體性體現(xiàn)在對建筑物防雷設(shè)計和安裝時，要對內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮。建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區(qū)以及附近的環(huán)境要做全面的防雷規(guī)劃，同時還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求例如：所安裝的避雷針桿塔是否影響小區(qū)的美觀，所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。對接地裝置也要綜合統(tǒng)一考慮，例如，相距較近的建筑物能否共用接地體，地下管網(wǎng)能否用接地體的一部分，以及能否在一個大院或小區(qū)內(nèi)為將來綜合共用接地創(chuàng)造等電位連接的條件等等。

　　所以說建筑物的防雷設(shè)計和安裝應(yīng)將外部防雷裝置、內(nèi)部防雷裝置、建筑物外的環(huán)境及至全小區(qū)的防雷裝置進行整體統(tǒng)一的考慮。這是現(xiàn)代防雷設(shè)計重要問題。

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