建筑物雷电防护技术的研究与应用

建筑物雷电防护技术的研究与应用

侯进忠焦玉玲

山西省晋城市气象局山西晋城048000

摘要：雷电属自然科学中非常复杂的物理现象，一直以来对人们生产及生活会产生深远影响。随着人类社会的不断发展与科技文明的跨越式进步，电子信息技术已被普及推广至人类社会各领域中。然而，雷电确实是一切电子设备的天然杀手，由于雷电灾害所引发的电子设备损害造成的经济损失时有发生。因此，全面分析建筑物雷电防护技术，对于规避因雷电事故所带来的损失有重要的现实意义。

关键词：建筑物；雷电防护；技术研究

1雷电对建筑物产生的危害

1.1电磁脉冲

雷电流一旦击中建筑物时，便会形成强有力的电磁脉冲。电磁脉冲能够对建筑物中的电子设备设施造成辐射干扰，逐步弱化电子设备中的感应效应，最终将其损坏。当然，电磁脉冲属相对宽泛的概念，种类很多，而雷电感应则是其中威力极大也非常常见的一种。一般意义上，雷电感应主要可以分成静电与电磁两种。两者皆是间接雷灾，然而即便是间接雷灾，但其所造成的电压要比很多高温、高电流所形成的电压的破坏力更大，其领域也更宽。其不仅能够毁坏建筑物内的电子设备设施，更有可能造成人员的伤亡。

1.2暂态电位升高

一言蔽之，在建筑物遭遇到雷电击中时，防雷装置（建筑物）就会成为分流导体，一旦雷电流流动时，就会在分流导体的电阻、电感和接地电阻形成压降，导致建筑物设施设备中诸多个部位的对地电位形成各个层级的提升。由于持续时间是相对比较短的，因而，也就称之为暂态电位升高。建筑物如果发生暂态电位升高，便会导致建筑物和周围不共地金属体间形成暂态电位差，这种情况也称作为雷电反击。产生雷电反击之后，被反击导体又极为可能会对其他金属导体产生反击，进而造成持续性地循环反击，其结局相当严重，并且能够利用跨步电压对建筑物内的人身安全造成直接威胁。

1.3雷电的危害

（1）雷电直接击中物体形式的危害，雷电直接击中物体时，热量会在短时间内聚集于某一点上，到达很高的温度，甚至可以使得金属熔化。当雷电的冲击导致云层间的带电电荷导入建筑物当中时，会因为产生了极高的温度将建筑物内的线路熔断，造成建筑物内的日常活动不能正常的进行。雷电产生的电流不仅仅是产生热效应对建筑物或者植被产生伤害，还会携带有冲击波对建筑物的损害。

（2）雷电通过感应击中物体形式的危害。雷电通过感应击中建筑物的形式其实具体有区分为两种：静电感应与电磁感应。雷电通过静电感应对地面上物体的破坏要远远比雷电直接击中物体的破坏作用有更大的危害范围。它能够损坏建筑物内的信息系统和电气设备，甚至造成人员伤亡。雷电通过电磁感应对建筑物造成的伤害是由于电磁感应现象，在建筑物或者树木上产生了电流和电压，使得建筑物或者树木的本体就会成为一个完全的导体，对建筑物内部或者树下的人们的伤害是不可估量的。

2雷电的防护措施

2.1划分防雷保护区

将收到雷电灾害的区域按照不同的受灾原因进行划分是在建筑防雷工程设计中一项重要的内容。防雷保护区的划分要根据雷电灾害发生时雷电的电流的传导方向来确定建筑物上的防雷装置的方向与高度。按照不同空间的雷电的强度来进行对防雷保护区的划分工作。若是想要减少雷电的电流对建筑物以及建筑物内部的电子设备的危害，就要根据雷电的强度来划分防雷的保护区，并且要建立在经济能够承担、费用合理以及防雷措施的安全可靠。现代的科学技术对自然现象产生的电流和电压的耐受的程度较低，对雷电电磁脉冲干扰极为敏感。所以，出于防雷电电磁脉冲的目的，又考虑节约开支，常将建筑物需要保护的空间划分为多个不同的防雷保护区，并在保护区之间的界面处进行等电位连接。

2.2在建筑物上采用避雷针进行建筑防雷

避雷针能够保护地面上的物体免遭雷电的直接冲击，在地面上建筑物的防雷保护中常常被使用。避雷针是由全金属制成的，通常会安装在建筑物的最高处。在雷电发生时，处在建筑物最高处（顶端）的避雷针会将雷电放出的电流通过自己的金属质地这一导体，让强大的电流流入建筑物地下的引下线中，最后泄入大地，以这种电荷传导的方式让被雷电直接击中的建筑物不受到伤害。一般情况下，接地的种类分为：①工作接地：在建筑的防雷系统当中，正常情况下流过工作接地电极的电流是数值不大的不平衡电流，只有在防雷装置的系统发生问题时，才会流通极强的短路电流，但是在这个传导的过程中，持续的时间并不长。②保护接地：要想保护好使用工作设备的工作人员的人身安全，就要在设备上采取这种保护接地的方式。让设备或者建筑物的外壳与地面相通。当工作设备的绝缘外壳发生损坏时，就会使得绝缘外壳带电，流过保护接地体的故障电流应使相应的保护装置动作，切除已损坏的设备，或使外壳的电位在安全值以下，从而避免因电气设备外壳带电而造成的触电事故。③防雷接地：在建筑物上，都要采取一定的措施能够将雷电传导在建筑物上的电荷（电流）通过地下的下路导入大地之中，避雷针就是采用的这种方法。

2.3接地装置保护

防雷接地的作用旨在利用接地装置实现避雷的目的，同样，保证接地与工作接地所针对的是建筑物一些大功率的电子电器保护。值得一提的是，不管是雷电抑或是大功率设备，其电流通过接地电阻过程中的电流值仍然是十分大的，其危害水平也相当大，因而接地装置的制定往往都需要进行集中工作接地、防雷接地以及保护接地为一体。接地电阻，是指电流通过接地装置进入地面再通过地面流到其他的接地体抑或向远处扩散期间所产生的电阻。接地电阻涵盖了接地线与接地体的电阻。相较于防雷接地而言，接地电阻本质上就是冲击接地电阻。正是由于接地电阻的因素，使得一旦雷电通过阶段，会形成暂态电位的提高，故而相关人员在装置接地电阻过程中，必须要关注接地电阻值有没有达到必要的安全需求，对于一些不符合标准的进行第一时间更改。

2.4等电位连接保护

在现实的防护应用过程中，等电位连接属于较为常见的一种。诸如避雷器、共用接地等手段基本都是采取了等电位连接的应用物理原理。适合进行等电位连接的建筑物环境主要有下述几种：处在防雷的环境中，然而为室外金属装置；单独的防直击雷装置必须要在表面平整的地面进行等电位连接；一旦有外来导体，则应当在进户点开展等电位连接。如果没有合适情况下直接装置等电位连接的，可以利用电压保护器连接产生等电位连接，诸如电源线，通信电线等都可以实现。

结束语

综上所述，雷电灾害事故的发生有着很大的随机性，人类对于雷电现象的了解只能够达到趋近于掌控，无法真正意义上的吃准、摸透。因而，建筑物防护雷电更需要按照雷电形成的相关规律性开展现实可行的雷电防护技术。雷电防护技术固然无法彻底的规避雷电灾害事故的形成，然而能够通过科学的统计与第一时间的应对，采取行之有效的防护措施，降低因雷电所带来的损失。

参考文献：

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