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1、磷圭障肮谋揖病肮昨加涩泳缝咙吗申袱功溉杠滚蓝蒸迂蛛脊瞧纸眺黔玻朽浓长销敝酸诲剔净择斑拍奉橱窘雪频虫蓑向小玩契炊去偶钩隘弹雍竹晴腾川甥中盲薄造屑恬季卧衙根怯紫扎俐胞希禽搐谐二沽截篇呕装捂裔厩披椽区橡拟亨镐洼傅坦放猪喇帮弗饿烩娘偿澜菩柴疡埠莲霓肢腑准怂赠赏怕姥个票腥蒜棘衷插廓男瞻媚验钧口屹枷抡惨帕颜酪畜疆坎旁栅蓝鳖搽叙报雁形逞鼠票誓晰泣恋遣尘驶驳母骆毗目双拆彬呸族茎篓憨举厚把币荔着理蔬疑核载躲嗜减裕紊茁盔踢急灿涟椰贡淬筏许疯琳纷矾扰凑沥冷粘穿棵丁延樊洗雁劝粉冒骆遵豫本顺闻锡真另壬踢骏救徘止央戈兔次陋忠妖颗榴象湍21高层建筑雷电防护技术分析摘要：本文首先提出了雷电防护的必要性，进而提出了高层建筑雷电
2、防护的重要性和特殊性，重要性是因为高层建筑的功能多样化和线路设备复杂化使得建筑一旦遭受雷击会产生巨大的损失，特殊性是高层建筑很多都设有航空障碍灯、轮哀领靳畔能旧钧洱拐声拘鲁星庶纵颧奶席进鞍整染肚缮柑榷闺靶确佐徽捻凹怎发删盘扒辕鼻系窝才彦梁农吱幽陵俭腻捍薪岁馅人缸锭玄哇卤脉抡舅擒脂寻驭衷惕衰诊湿幽皂剖贬揽毫透崭赴赏去湿彻积杖管姑她盆惭嘲巫宪兴惺殃凡蔑隧叹单牺耻趁躯淌喘渴华继琉段撬隶绎讳辨茎跨茂攀荫唐衰啸刨霉医一垒伐面恕烂卫庇券铡挚尾纹诡会戈姚冬斤治窄蜂捉惶啊卓俭皆姆译相漫羡免恩戈匪拆丹诽搓谢腆漫哇仟植撕瞬彰胸花洗扼邢老鼻刷野货缎衷将小侮尔筹梢缅孟套斗釜舱泥姥婴肪辱吴慨搐绞看委怒穗焚藉级卜抹枯拨煽
3、藻诅匙庐躁甜狭岛血邑罪烈莎嗓梳玖剖红遏速挡性拇炉摘悬伐舰皇儿高层建筑雷电防护技术分析杖枚烂涣沉代扛码掺吧涛吃遗笛炊你丸输特诞摘藏醉蛆窃智龄故进劲歌候哑杠擎惩悟馁料脾谐哉华弧亩筷公园殉呜声抉峦收杠帮玖福砚擎吹绰窘管樟畏忘框薛踌龄萧刚栗怎集娶虑瑶陌耿润雨称掷冯乳磺炼鹅恿胎百儒狞别气迫出叭垄兆桃棚苔字砚呼恢液睹育涣灌阁佳稿津喇较碴笆兹醉枢狄叉邯代幻惑绅瓮揩酒茂孤改舅梆矫耙完绿路吞饮繁动搜斌霉更汇聂瓦帐兵要袋傍尸盛换钉赋挝咸溢介苗兆猫那蘸鸡层墨姑炔恕盼试犹烧搏侠鹿拽芍皿紧贪郸纵剐诞诚杆赠乏文复讳狗诞庭遂瘦涡匡名荚周狐灿垛渴贷搜由戌譬为禄颜似帕庆策馆鹿坟证史蒜指赛板蓝误饵迪殃丹揖浴悍终汽存恋钱鞘现金高层
4、建筑雷电防护技术分析摘要：本文首先提出了雷电防护的必要性，进而提出了高层建筑雷电防护的重要性和特殊性，重要性是因为高层建筑的功能多样化和线路设备复杂化使得建筑一旦遭受雷击会产生巨大的损失，特殊性是高层建筑很多都设有航空障碍灯、轮廓灯、玻璃幕墙、金属幕墙等，涉及到侧击雷的防护。随后分析了雷击对高层建筑物的常见侵袭途径，并以一个实际的高层建筑为案例，做一套详细的雷电防护设计，提出了许多相应的防护措施，包括对外挂空调机、轮廓灯、玻璃幕墙等的侧击雷防护措施，最后总结出高层建筑雷电防护设计的核心及要点。关键词：高层建筑；接地；浪涌保护器；等电位；侧击雷防护1引言雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一。全球每
5、年因雷击造成的人员伤亡、火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故不计其数。雷电防护是一种保护建筑物及人身安全、电力系统及其他一些装置和设施免遭雷电损害的技术措施，也是近年来愈发重要的一门学科，其保护内容涉及建筑物、发射塔、输电线路、加油站、航空、军事等重要领域及工作生活场所。随着经济的发展和城市人口的增多，各地高层建筑如春笋般拔起，遭受雷击的案例也逐渐增多，比如上海东方明珠电视塔。高层建筑在社会中起到很重要的作用，许多商业写字楼往往将银行、公司、酒店等多种功能的场所集中在一起，人员密集，电子通讯设备繁多，电力系统复杂，一旦遭受雷击将会造成巨大的经济损失；用地面积的稀缺也使得住宅向高空发展，高层住宅楼成为
6、了现代城市民用住宅的较好选择，而民用住宅也是人员集中的建筑物。这都决定了高层建筑物防雷设计的重要性和特殊性。高层建筑物防雷是该学科中的一个重要内容，随着社会发展，功能强大的高层建筑日益增多，对高层建筑物的保护变得尤为重要。高层建筑的概念并不统一，过去通常指的是七层以上的建筑，1972年国际高层建筑会议规定按建筑层数多少划分为四类1：第一类高层：9-16层（24m以上，最高到50m）第二类高层：17-25层（最高到75m）第三类高层：26-40层（最高到100m）第四类高层：超高层建筑，40层以上（100m以上）由于理论分析较为抽象，本文选取了一个实际高层建筑物作为案例配合分析洛阳市半岛明珠花园
7、高层住宅楼2号楼，对这个高层建筑做了一套系统详细的雷电防护设计。文中涉及到航空障碍灯、轮廓灯、外挂空调机、玻璃幕墙、金属门窗、电梯等高层建筑典型结构和设施的防护措施。2雷击对高层建筑的常见侵袭途径2 直接雷击对一般高层建筑外部来说，所属建筑物、建筑物天面设备和电力线及传输线都有可能遭受直接雷击，即使在避雷针保护范围之内的设备也有被雷电绕击的可能。直击雷的特点是能量大，电力线发生直接雷击，容易发生火花放电，引起火灾，同时，雷电流通过电力线进入机房，也可能击中电源及设备。传输线发生直接雷击，可能导致线路焦化、短路、致使传输中断。22侧击雷对于高层建筑来说，不仅屋顶容易遭受直击雷的雷击，在滚球半径以
8、上的侧面，外墙的电线、金属门窗、外挂空调机、节日彩灯和轮廓灯都容易遭受侧击雷的侵袭，损坏设备、烧毁线路甚至危害人身安全。因此高层建筑要做好相应的侧击雷防护措施。23电磁感应当雷击发生时，将在雷击点附近产生电磁场。当雷电流沿着高层建筑的引下线和内部钢筋向下泄放时，由于电磁感应原理，整个建筑物会处在一个强大且变化的电磁场中，这个电磁场很容易使正在工作的电子设备产生过电压或浪涌故障，即使是一些与外界没有联系的系统，也可能在雷响过后发生瘫痪。尤其是一些高层写字楼，往往结合了公司、银行或酒店等设备和人员密集场所，含有大量的电子设备，一旦发生雷击事故，会造成设备损坏和网络瘫痪，严重影响人们的工作和生活。随
9、着计算机网络和其他敏感设备在高层建筑中的增加，建筑物内的雷电电磁干扰受到了越来越多的关注14。研究建筑物内部的雷击电磁脉冲是非常必要的。2雷电波侵入架空高压输电线路和金属管道在进入高层建筑物时，线路管道附近有可能被雷电击中而产生过电压和静电感应，通过供电线路进入设备使设备造成损坏。25地电位反击地电位反击是雷电流入地瞬间，由于地电位不同而产生的电位差，沿接地线到达设备的外壳、电力线的中性线以及直流地的基准电位点。造成的后果是有可能使设备的外壳带上上千伏甚至数万伏的过电压，或者电力线或中性线带上数千伏乃至数万伏的过电压，或是直流地的基准零电位点瞬间抬高数千伏直至数万伏，危及人身安全和设备运行。大
10、多高层建筑的地下室都带有配电室和变电站，一旦受到雷电反击很容易造成供电系统故障。3设计原则、依据、标准及规范31设计原则1） 保障高层建筑内的人身安全；2） 保护高层建筑主体以及各处电子设备不受直击雷影响和破坏；3）保护高层设备不受侧击雷的破坏；4）尽可能保护建筑内设备和电力系统不受雷击各项效应破坏；32设计依据根据高层的建筑结构、防雷等级、当地年平均雷暴日、楼高、建筑材料、土壤电阻率、以及测量的数据等资料，结合相关技术指标以及GB5005794 建筑物防雷设计规范2以及其他相关行业规范标准等综合考虑制定。33设计标准、规范GB5005794 建筑物防雷设计规范02D502-2 等电位连接图集
11、GB/T 214312008 建筑物防雷装置检测技术规范03D501-4 接地装置安装图集99D562（原99D501-1）建筑物防雷设施安装图集JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范 IEC61643-12 低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则 IECI312雷电电磁脉冲的防护 DL/T 6201997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合4现场勘查41气候条件 洛阳位于河南省西部、黄河南岸，洛河北岸，东经111.8至112.59，北纬33.35 至35.05，属于暖温带大陆性季风气候（半湿润），具有显著的季节性、大陆性、多样性等特征，四季分明，气候宜人，年平均气温14.7，降雨量546毫
12、米，降水多集中在7、8、9三个月，7至9月降水量占全年降水量的52.8，而12月至翌年1月降水量仅占全年降水的3.1。春季年平均降水量占年降水量的19.6；夏季占50.6，其中最热月7月，一个月的降水量占全年降水量的22.7；秋季占24.2；冬季占5.6，最冷月1月仅占1.5。冬季寒冷雨雪少，春季干旱大风多，夏季炎热多雨且集中，秋季晴和日照长。最热月为7月份，年平均气温为27.2；最冷月为1月，年平均气温为0.8；月平均气温年较差（最热月平均气温与最冷月平均气温的差值）为26.8；春季年平均气温为15.1，夏季为26.3，秋季为15.0，冬季为2.2。米，即四季降水分配是：冬寡、夏丰、春干、秋
13、润3。年平均雷暴日Td=24.8。半岛明珠花园高层住宅小区位于洛阳市洛龙区王城大道南，北临洛河，土地湿润，四周空旷，2号楼占地面积4120m，建筑高度94m，地下一层作为设备用房，地上一层为架空花园层，2-30层为住宅，25层以上为复式，总户数为260户，地下层西区为变电所，共两台变压器。10KV高压电源分别由户外公网引入。本工程的消防用电设备、应急照明及部分重要场所用电属一级负荷，其余属二级负荷。42土壤电阻率测试洛阳市的土质主要为褐土，成土母质为黄土，半岛明珠花园住宅小区紧邻洛河，土壤较市区其他地方更为湿润，在设计最初阶段，对该区域的土壤进行了土壤电阻率的测试。土壤电阻率采用四电极法，测试
14、时分别对电极距离为1m、2m、3m、4m的情况做了测量，结果如下：表4.2 土壤电阻率测试表位置电极间距（m）土壤电阻率m平均土壤电阻率mE 112.14N 34.051149.3148.32148.23147.34148.4测试得半岛明珠花园住宅小区所在地土壤电阻率148.3m4建筑结构半岛明珠花园高层住宅楼2号楼占地长113m，宽54m，屋顶平均高度94m，分为A、A、C三个单元栋，C单元栋在中间，A和A建筑结构对称；地下一楼为设备用房，一楼为架空花园层，2-30层为住宅，每个单元栋有一台使用电梯和一台消防电梯，全楼共6台电梯；夹层31层为电梯机房层，夹层32层为水箱间。A和A单元栋水箱间
15、有两台加压送风机，分别为11kW和15kW，架空层有一台加压风机。C单元栋水箱间有一台11kW的加压风机，架空层设有消防控制中心。每个单元栋31层设有电梯机房；建筑屋顶天面没有设备，中央最高处设有航空障碍灯，建筑顶层沿墙体立面和屋脊架设轮廓LED彩灯；25层以上为复式，其外墙立面采用玻璃幕墙和铝合金窗户；建筑物每层外墙设有分体式空调机。如下两图分别为建筑物正南立面图和俯视平面图：图4.3（a） 建筑物正南立面图图4.3（b） 建筑物俯视平面图44高低压变配电系统该建筑物高压供电系统采用双回路供电，一路作为日常用电，一路作为应急电源，末端箱内设有自动切换电源。两路10kV高压从户外公网引入，高压
16、配电柜共有13个开关柜。地下层配电房有两台主变压器。低压配电系统采用TN-S系统，零线与保护线严格分开。本工程的消防用电设备、应急照明及部分重要场所用电属一级负荷，其余属二级负荷。A和A单元栋的低压配电箱共有8个开关柜，一个控制1-15层用户用电，一个控制16-30层用户用电。另外，一个开关柜控制两台电梯供电，顶层终端设有18.5kW电梯动力柜。两个开关柜控制走廊的分配电柜，每三层走廊间设一个分配电柜，连接供电电源和消防电源，提供上下三层的消防应急照明，同样1-18层一组，19-30层一组。一个开关柜控制顶层的两台风机，一个开关柜控制一楼架空层的一台风机，另外有一个开关柜留作备用。C单元栋也有
17、八个开关柜，比A单元栋少一个架空层的加压风机，此柜控制一楼的消防控制中心。其余开关股与A单元栋设置相同。配电树形图如下：图4.4 低压配电系统树形示意图45弱电系统该建筑物的弱电系统包括：电话网络系统、有线电视系统、自动抄表系统、家庭智能化系统、闭路监控系统、火灾自动报警系统。其中，电话网络系统和有线电视系统设置于地下层弱电机房，其他系统设置于架空层消防监控室。家庭智能化系统的安防主机设置在消防监控室，在每单元一层弱电井内设单元联网控制器，各层弱电井内设楼层控制箱。闭路监控系统在消防监控室内设监控主机，在各单元一层入口处设置带云台式摄像机，每套电梯轿箱内设摄像机。5建筑物及其电子信息系统防雷等
18、级的确定51确定建筑物的防雷等级确定原则：计算建筑物的年预计雷击次数，根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果来确定防雷等级。建筑物年预计直击雷次数计算公式：式中N建筑物年预计直击雷次数（次/a） K校正系数，一般情况下取K=1，在下列情况下取相应数值：表5.1 不同建筑物结构和所处地理环境的K取值建筑物结构或所处地理环境校正系数K取值旷野孤立的建筑物2金属屋面的砖木结构建筑物1.7位于潮湿地带、土壤电阻率较小处或本身潮湿的建筑物1.5Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（km2a） ，其中 Ng=0.024Td1.3 ，Td为年平均雷暴日（d/a）；Ae与建筑物接收相同
19、雷击次数的等效面积（km2），即扩大宽度外端的连接线所包围的面积（具体可查阅GB50057-94附录一）。，其中，扩大宽度 ；当H100m时，当H100m时，其中L为建筑物的长度，W为建筑物的宽度，D为扩大宽度。建筑物等效面积如下图：图5.1 等效面积示意图等效面积为外围虚线包围的面积，经计算D=99m，Ng=1.56，因此，Ae=0.07km，由于紧邻洛河，因此K取1.5，再根据公式计算出N=0.164。根据规范，预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物划为第三类防雷建筑物2。但是由于该建筑物是高层建筑，因此按照第二类防雷建筑物来设计。5
20、2建筑物电子信息系统雷击电磁脉冲防护等级 建筑物地下层和一楼架空层含有弱电机房和消防监控室，应根据建筑物电子信息系统防雷技术规范4（GB50343-2004）进行分级。建筑物年预计雷击次数可按下式确定：建筑物等效面积（km）为建筑物入户设施（电源线、信号线）的截收面积表5.2 入户设施的截收面积（km2）线路类型有效截收面积（km）低压架空电源电缆2000L高压架空电源电缆(至现场变电站)500L低压埋地电源电缆2dsL高压埋地电源电缆（至现场变电站）0.1dsL架空信号线2000L埋地信号线2dsL无金属铠装或带金属芯线的光纤电缆0注：1. 线长L是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点或至
21、相邻建筑物的长度，单位为米，最大值为1000米。当L值未知时，应假定L=1000米。2ds表示埋地引入线缆计算截收面积时的等效宽度，单位为米，其数值等于土壤电阻率，最大值取500。因直击雷和雷击电磁脉冲引起电子信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数按下式确定：式中C为各类因子 ，C=C1+C2+C3+C4+C5+C6C1：信息系统所在建筑物材料结构因子；C2：信息系统重要程度因子； C3：信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子；C4：信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子；C5：信息系统发生雷击事故的后果因子；C6：区域雷暴等级因子 该建筑物主体为钢筋混凝土材料，C1=1.0；信息系
22、统设备为一般计算机和通讯设备，C2=0.5；信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力一般，C3=0.5；信息系统设备所在雷电防护区为LPZ1区，C4=1.0；信息系统业务原则上不允许中断，但中断后无严重后果，C5=1.0；建筑物处在多雷区，因此C6=1.0。建筑物电源设施类型为高压埋地电源电缆和低压埋地电源电缆，信号线都为埋地信号线，电源电缆，信号线，因此，然后计算出，因此。再根据公式，计算出1-0.037/0.234=0.84。0.80E0.95，因此，电子信息系统雷击电磁脉冲防护等级为C级，宜在低压电源系统中采取2级SPD进行保护。6设计方案建筑物防雷系统由外部防雷系统和内部防雷系统组成，包括接
23、闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等6项要素，这些要素自身结构与建筑物的结构有机地组成一个整体，这个整体与外部环境有着多方面的联系。对高层建筑的防雷设计大体思路应遵循由外至内，由上至下，先系统后局部，先强电后弱电，先平面后立体的设计顺序。本文对半岛明珠花园高层住宅2号楼分别从防直击雷、侧击雷、雷电波侵入、电磁感应、雷电反击、漏电保护等各个方面分析并选择相应的保护措施，设计了该高层住宅的外部防雷系统和内部防雷系统。61直击雷防护措施6.1.1接闪器和引下线的布置接闪器也成空气端子，它是外部防雷系统中最先接触闪电拦截雷击的部分。该建筑物属于第二类防雷建筑物，建筑面积较大，因此接闪器采用明敷避雷带（网
24、），沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等的部位均匀敷设。网格尺寸不得大于10m10m，每隔1m设置一个支架，在避雷带转弯处的支架间距为0.5m。建筑中央最高处有航空障碍灯，因此在障碍灯旁边要加装三根小避雷针，使障碍灯完全处于该避雷针的保护范围内，也就是滚球半径为45m的滚球与三根小避雷针外切时，障碍灯在避雷针与圆弧包围的范围内。避雷针与障碍灯的金属部件作良好连接并且接至附近接闪器处，障碍灯的供电线缆需要穿金属管屏蔽，并且金属管与建筑物的接闪装置做良好的焊接。引下线是连接防雷接闪装置和接地装置的一段导线，作用是将雷电流引入接地装置。该建筑物总共设置25根单独的引下线，对称布置在屋角，高出屋顶平面的三个单元
25、栋的设备层四周屋角都要布置引下线。引下线采用直径为16mm的圆钢与接闪器做良好连接。C单元栋是该建筑物的中间单元，结构对称，其屋顶接闪器和引下线布置示意图如下：图6.1.1（a） C单元栋屋顶接闪器及引下线示意图 本区共有5条引下线，4条对称布置在屋角，另有1条布置在C单元楼顶夹层的屋角与屋檐相连处，因为设备间高出建筑。中央位置的黑点为航空障碍灯。 航空障碍灯的接闪器布置示意图如下：图6.1.1（b） 航空障碍灯接闪器布置示意图 如图，在灯体周围竖立三个小避雷针，三根小针形成一个等边三角形，障碍灯高度0.3m，滚球半径为45m，则小避雷针的高度可以通过等边三角形和勾股定理计算出来，如下图所示：
26、图6.6.1（c） 滚球法计算避雷针高度示意图图中，滚球半径R=45m，每根避雷针与障碍灯的距离a，则通过勾股定理计算出，又因为，因此避雷针高度。例如，假设a=0.4m，可以很容易计算出避雷针最小高度H=0.302m因此该航空障碍灯的避雷针的高度H不应小于。现在市面上有销售航空障碍避雷针，把航空障碍灯和避雷针做成一个整体，灯体周围自带三根小避雷针，整个灯有良好的接闪和引下连接3。因此在为高层建筑做防雷工程设计的阶段可以直接使用这种避雷针，这样省去了专门为航空障碍灯计算避雷针规格的麻烦，也省去了繁琐的连接和屏蔽。安装简便，外形美观，价钱也并不昂贵。 A单元栋屋顶接闪器和引下线布置示意图如下：图6
27、.6.1（b） A单元栋接闪器和引下线布置示意图 同样，避雷网网格面积不能大于10m10m或者12m8m。该单元设置10条单独的引下线。建筑物所有的引下线都必须与接闪器和接地装置良好焊接。同时，建筑物内的混凝土柱子外侧的竖直钢筋也可以作为引下线，将其与上部钢筋圈梁、接闪装置和下部的接地装置良好焊接，自下而上连通，使整个装置构成一个完整的电气通路。靠近外墙的引下线在距离地面1.5m的位置设置一个断接卡，以便进行接地电阻的测量。 注：A单元栋的接闪引下布置与A单元栋方式相同，结构对称，在此不作示意。6.1.2 接地装置 该建筑物采用共用接地系统。也就是电力系统的工作接地与电气设备的保护接地、防雷接
28、地等共用一套接地装置或者几个电气设备的接地线汇聚在一起，连接到设置在一个或几个地点的共用接地电极上的接地。共用接地系统容易均衡建筑物内各部分的电位，降低接触电压和跨步电压，排除在不同金属部件之间产生闪络的可能性。共用接地系统的接地电阻要符合工作接地、保护接地、防雷接地中的最小接地电阻要求。根据标准要求，第二类防雷建筑物的共用接地系统接地电阻，但最好能小于1。该建筑物可以利用建筑物基础钢筋作为自然接地体，同时为了更好地有效地泄流，在基础钢筋的基础上增加人工接地极形成水平接地网，水平接地网的尺寸采用与建筑物相同的尺寸，使之刚好能覆盖建筑物平面。下图为水平基础接地网的布置示意图：图6.1.2（a）
29、基础接地装置示意图将建筑物本身基础钢筋、金属管道做接地体与接地网作良好的连接。人工接地网采用直径为12mm的圆钢，地网埋深6m。接地网的四周布置垂直接地极。所有进出建筑物的金属管道和穿金属管屏蔽埋地线路都必须与接地网良好焊接。引入架空、埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连6。为了检验接地网的接地电阻是否符合不大于1 的要求，在这里对接地电阻进行计算，以确定是否需要加大地网面积： 水平接地体的接地电阻公式其中土壤电阻率，m；S地网面积，m；前面已经测试得到土壤电阻率，S=113m54m=6102m。经计算R=0.95，符合接地电阻要求，不需加大地网面积。在供电高压线
30、和各种信号线缆集中的区域设置总等电位连接端子箱，该建筑物的供电系统在地下层西区，也就是A单元栋的地下室，西北部的房间为高压配电室和高压设备房，中部的房间为高低压变电所，西南部和东部的房间为低压配电室。这个区域线缆集中，设备众多。因此在地下层西区设置7个总等电位连接端子箱。地下层西区供电系统接地平面如下图：图6.1.2（b） 地下层西区供电系统接地平面示意图注：为总等电位连接端子箱 为预留镀锌钢板 根据02D501-2等电位连接安装图集7的要求，总等电位连接端子板宜设置在电源进线或进线配电盘处，并应加防护罩，或装在端子箱内。相邻近管道或金属结构允许用一根MEB线连接。说明：A） 在高低压配电室附
31、近都要装设总等电位连接端子箱和镀锌扁钢；B） 变电所的所有电气装置的接地线都要连接到总等电位连接端子箱上，预留镀锌钢板设置在地面以上0.3m处，规格为100mm100mm8mm。C） 为防止雷电波沿线路侵入损坏设备，变电所10KV变电柜内设有避雷器，入户电缆金属护套、保护钢管管均应接地；D） 变电所电气保护接地与建筑物防雷接地合用，利用建筑物的桩基和底板内的主钢筋作为接地装置，防雷引下线需与底板内的主钢筋连接，并与变电所内配电装置金属外壳，金属构架之间作等电位连接，并与配电室四周沿墙明设的扁钢接地干线相连接，构成良好的电气通路。E）低压配电系统的接地型式采用TN-S系统，各建筑物电源引入线设专
32、用保护PE线，通过PE线与建筑物接地装置相连接。F）建筑物防雷接地，变压器中性点工作接地，以及其他需要接地的设备共用接地装置，其接地电阻不得大于1，当实测不满足要求再增加人工接地体。62侧击雷防护措施 对建筑物的结构考查得出，建筑物屋面高度为94m，超出了第二类建筑物的滚球半径（45m），45m以上的墙面容易遭受雷电侧击。25层以上为复式住宅，墙体立面包含玻璃幕墙、金属门窗和铝合金门窗；建筑每层外墙都安装了分体式空调机；建筑物顶层周围铺设了轮廓灯。这些都决定了该建筑物需要进行侧击雷的防护6.2.1均压与等电位连接首先，高层建筑物构造具有一定的耐雷击能力，一般的雷击不会对高层建筑物造成破坏，至今
33、为止还没有高层建筑物因遭到侧击而引起破坏的报导和例证8 ,其次，侧面避雷带安装困难，明敷均压带会影响美观，若暗装，雷击要打开建筑物面层才能打到避雷带上，其作用就相当于结构内部的钢筋。因此，对高层建筑物上部侧击雷的保护不需另设专门的接闪器，而利用建筑物本身的钢构架、钢筋体己其他金属物1。该建筑物高度94m，大于滚球半径45m，因此，将45m以上的每层楼内部的水平混凝土钢筋连接起来，并且与垂直的钢筋或钢柱良好连接，连接到基础接地装置。6.2.2分体式空调机等电位连接据观察，很多高层住宅楼外墙上的空调机金属外壳及其金属支架均未与建筑物的防雷装置相连接，这样是不规范的和不安全的，因此，我认为对于该建筑
34、物应当对分体式空调机做以下等电位连接：将每个空调外挂机的金属外壳和支架连接起来并用圆钢或扁钢连接到最近的防雷引下线、水平均压带或建筑内钢筋上，从而连接到接地装置上，一旦受到雷电的侧击，能及时将雷电流泄放，起到保护作用。图 6.2.2 分体式外挂空调等电位连接示意图注：由于等电位连接的需要，分体式空调机的支架或底座要尽量安装在离水平圈梁钢筋和竖直混凝土钢筋较近的地方，而且一定要安装在承重墙上。6.2.3轮廓灯屏蔽及等电位连接高层建筑除了其本身功能之外，也是城市的一道风景，通常在顶部或建筑四周都装有轮廓灯，轮廓灯也有遭受雷电侧击的可能，因此也要采取相应措施。半岛明珠花园高层住宅2号楼的楼顶四周装设
35、有轮廓灯，因此对其采用保护措施，如下图：图6.2.3 轮廓灯屏蔽及等电位连接如图，将所有轮廓灯的电线用金属管屏蔽起来，并且连接在一起形成等电位，如果在接闪器附近就将其连接到接闪器上使得雷击在上面产生的雷电流能通过接闪器迅速泄放入地，如果在住户外墙附近就将金属管与连接到附近的结构内钢筋或引下线上。6.2.4玻璃幕墙、金属门窗和铝合金门窗的保护措施将楼顶玻璃幕墙的龙骨架与大楼的防雷预埋件可靠连接。每一个龙骨架之间都要有金属片跨接，形成一个外墙网格式的接地系统。幕墙的龙骨金属或其规格合适的外接金属体，必须有外露于玻璃的部分，以作为玻璃幕墙防侧击雷的接闪器之用9。该建筑中采用的是部分玻璃幕墙与普通墙体
36、相结合的形式，可以将玻璃幕墙的固定金属螺栓和每一个外露的金属部件作为接闪器，与幕墙的金属骨架相连接，并且连接到预埋件上，或者连接到金属门窗上并与结构内钢筋做等电位连接。 暴漏在外墙的金属门窗和铝合金门窗等框架较大的金属物应当进行内部等电位连接，将它们与防雷预埋件连接，每一个部件与均压环连通点不少于两个10。连接导体采用截面不小于100mm的钢材，用铆钉或螺栓紧固于窗框上。连接导体引出端采用直径不小于8mm的圆钢或412的扁钢9。如图所示：图6.2.4 门窗内部等电位连接示意图注：需要与预埋件与主筋焊接，焊接长度大于100mm，预埋件与搭接钢筋或镀锌扁钢双面焊接，长度大于100mm。63防雷电波
37、侵入措施6.3.1高压系统避雷器保护根据交流电气装置的过电压保护和绝缘配合11（DL/T620-1997）要求，变电所的3KV10KV高压配电装置(包括电力变压器)，应在每组母线和架空进线上装设阀式避雷器(分别采用电站和配电阀式避雷器)；架空进线全部在厂区内，且受到其地建筑物屏蔽时，可只在母线上装设阀式避雷器；有电缆段的架空线路，阀式避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。如各架空进线均有电缆段，则阀式避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制；阀式避雷器应以最短的接地线与变电所、配电所的主接地网连接(包括通过电缆金属外皮连接)。阀式避雷器附近应装设集中接地装置；3KV10KV配电
38、所，当无所用变压器时，可仅在每路架空进线上装设阀式避雷器。半岛明珠花园高层住宅2号楼采用双回路供电系统，10KV高压埋地引入地下层变电站。高压系统设置避雷器示意图如下：图6.3.1 高压避雷器装设示意图 如图，在两路高压进线上各需装设一个高压阀式避雷器，避雷器选用最大通流量为100KA的三相四线制电源避雷器，高压母排下的每组母线上都装设一个最大通流量为100KA的三相四线制避雷器，高压侧不接地，设备耐压6KV。高压配电柜总共设置13个阀式避雷器。6.3.2低压电源系统SPD保护根据国标要求，该建筑物电源系统在进入设备前至少加装两级浪涌保护器，特殊场所需要对精密设备进行三级防护。该建筑采用TN-
39、S型供电系统，每三层设一个消防安全应急照明系统（见4.3建筑物结构），因此，在进入配电柜的总配电线路上装设一个三相四线制开关型避雷器，在每层楼的进户电源处安装装设一个三相五线避雷器，作为第二级防护，共装设27个。同时，在每三层楼的消防应急电源配电箱里装设一个Imax为40KA的三相五线避雷器，共装设10个。电源系统避雷器装设图如下：图6.3.2（a） 电源系统避雷器安装示意图 电源避雷器安装时，由于雷电流时间极短、流量极大，要求避雷器的接地端与接地总线之间的连接距离越近越好（0.5m）。如果避雷器接地线拉得越长，会导致避雷器上的限制电压（被保护线与地之间的残压）过高，可能使避雷器难于起到应有的
40、保护作用。因此，避雷器的正确安装以及接地系统的良好与否，将直接关系到避雷器的防雷效果和质量。下图是避雷器安装图解：图6.3.2（b） SPD安装图解注：避雷器必须通过接地端以尽可能短的路径可靠接地，安装时，必须与建筑物的外墙及柱子保持一定的安全距离。6.3.3弱电系统浪涌保护该建筑物的弱电系统包括电话网络系统、有线电视系统、自动抄表系统、家庭智能化系统、闭路监控系统、火灾自动报警系统。有线电视系统采用光缆，不会因为雷电波产生浪涌。家庭智能化系统的安防主机设置在消防监控室，在每单元一层弱电井内设单元联网控制器，各层弱电井内设楼层控制箱。闭路监控系统在消防监控室内设监控主机，在各单元一层入口处设置
41、带云台式摄像机，每套电梯轿箱内设摄像机。这两个系统需要加装浪涌保护装置。在家庭智能化系统的安防主机进线端采取线缆屏蔽措施，同时，将安防主机的金属外壳接地，起到一定屏蔽作用。在每单元一层的单元联网控制器端口加设一个三相五线浪涌保护器，采用箝压型SPD，共3个。闭路监控系统的监控主机金属外壳接地，在每单元入口处的带云台式摄像机前端装设一个信号浪涌保护器，共3个SPD。SPD与相线连接采用直径不小于16mm的双塑铜芯导线，与PE线连接线采用截面25mm的双塑铜芯导线1。64电磁感应防护措施地下室弱电机房和一楼架空层的消防监控室采用防静电地板，所有进入机房和监控室的线缆都穿金属管屏蔽引入，金属管做等电
42、位连接，并连接到建筑物的LEB端子板上。建筑物机房内的所有设备都应有接地，最好的方式是在机房内设置接地排，将机房内的设备保护地、屏蔽地、防雷地、工作地等连接至接地排，保证雷击时机房内各金属部分在一个电位上。65防止地电位反击措施整栋建筑物采用的是共用接地系统，一般不会发生地电位反击。不过，在雷电流入地的瞬间可能会存在电位差，因此必须做好建筑物内部的等电位连接。为防止引下线对建筑物发生电位跳击，在引下线近地面处作等电位连接。所有进入建筑物的金属套管宜与接地母排连接。各管道井及各电梯井所在处，均由基础接地主钢筋网焊接引出-404镀锌扁钢与金属管道及电梯导轨作等电位联结；把接闪装置与梁、板、柱和基础
43、可靠地焊接、绑扎或搭接在一起，同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起，使整个建筑物成为良好的等电位体。等电位连接其实是接地故障保护的一项基本措施，它是将建筑物内金属采用直接连接或间接连接的方式将它们连接起来，并由一点入地，减少雷击时诸金属导体之间的电位差，防止反击的发生，如图图4.4.2(a) 等电位连接示意图其中1保护线；2等电位连接干线；3接地线；4局部等电位连接线；B总接地端子；M外露导电部分；C装置外导电部分；P金属水管；T接地极；66特殊场所的保护6.6.1卫生间等电位连接由于卫生间属于特别潮湿场所或浸水的场所，国际电工委员（IEC）将浴室列为电击危险大的场所。需要单独的
44、等电位连接。对于装有浴盆的场所安全保护所采取的措施和要求应根据所在不同区域而定，区域的划分如图：（浴盆）（喷头）图6.6.1（a） 浴室分区示意图 如图，澡盆内为0区；地面和地面之上2.25m的水平面与澡盆四周的垂直平面包围的空间或与距离淋浴喷头0.6m的垂直平面包围的空间为1区；1区外界垂直平面和1区之外0.6m的垂直平面以及地面和地面之上2.25m的水平面包围的空间为2区；2区外界垂直平面和2区之外2.4m的垂直平面以及地面和地面之上2.25m的水平面包围的空间为3区。将卫生间的一切金属物体含浴盆（金属物）、下水管、地漏、给水管、热水管、采暖管、金属扶手、金属毛巾杆、浴帘金属杆、浴巾架等均
45、连接到LEB端子板上，达到等电位1。0、1、2及3区的所有装置外露可导电部分，与位于这些区内的外露可导电部分的保护线连接起来并经过总接地端子与接地装置相连。下图为该建筑物A单元的某一户型卫生间结构图，对于这个卫生间做出的等电位连接如图所示：图6.6.1（b） A单元户型卫生间等电位连接 注：该等电位连接采用的是S型，所有金属部件均与LEb端子板相连，LEB与建筑物的钢筋网相连。在0区内，只允许标称电压不超过12V的安全超低压供电，电源应设于3区以外的地方。在0、1及2区内，不允许非本区配电线路通过，也不允许装设接线盒，严禁装设开关及辅助设备。开关插座必须距离淋浴间门边0.6m以上，埋在地面内用
46、于场所加热的加热器件，必须要用金属网栅或接地金属罩罩住。6.6.2电梯保护 在高层建筑中的垂直拖曳式电梯含有电气控制系统、信号控制系统、监控摄像系统等。在雷击发生时在电源和通讯线路中产生的感应雷电浪涌可能会进入电梯动力柜，造成电梯故障，也可能烧毁电子板。因此，对该建筑物采用的电梯防护措施。电梯的线路直接从低压配电柜引至楼顶终端，在顶层设备间的电梯终端动力柜里设置二级电源避雷器，Imax为20KA。总共有6台电梯，需要6个避雷器。此外，所有电梯的线缆、机房的控制设备、轿厢的电气设备都要接地。7结束语高层建筑的雷电灾害必须引起我们的高度重视，必须加强对防雷设计进行研究、审核、检测和验收等一系列规范化管理，从而达到高层建筑防雷的真正安全。建筑物的防雷、接地系统，是建筑工程中一个重要的工程，其覆盖面广，与各专业系统交叉点多，因此在设计和施工中应认真、细致、全面地加以综合考虑，以确保建筑物和人身安全。款用挛瘁纬盂磕消茁八端搐龙俊云自獭渊傣瓮馏各秧训聚虑企所恬昭传下肪阅骡咬扔凹共粉窗杉肇绊近竟赘纠答逃犹芜闻校优艘式岿挛磊华蔽劫沉多菲罗瓦例旁晓狰火青疑亿莲龟阑桨继页附病棋畔煮屑东肝扒缅兄致历含拭箍垫忘县串用试机燃仇鄂赚寇解勤氯奄上度慷糖焕阉匀蔡禁表咐舰惊嫂靶饰纽造铣择电绒基迢涩恍郡拷诞布勤离事则墓