摘要：雷电是发生在大气中的一种自然灾害，雷电防护是人类改造自然和适应自然的一门学科。但是，我们就目前的科学发展情况来看，对雷电的随机性和危险性理解和防护都还很不够，雷电对人们的生命和财产依然能够产生巨大的威胁。近阶段，随着建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种现代化、信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，造成的损失非常巨大，因此建筑物的防雷设计就显得特别重要。 关键词：城市建筑；防雷设施；灾害；应用；研究
雷电是指发生在大气中的一种放电现象，它具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征。传统的防雷技术是指在高大的建筑物楼顶或其附近安装防直击雷的防护装置，这种防雷装置由接闪器、引下线和接地体三部分组成。安装这种防护装置的目的就是将强大的雷电电流按照设计的通道泄放到大地，也就是由电电流，之后通过导电通畅的引下线引导到电阻值很小的接地体泄到大地。这属于防直击雷的措施，一般而言我们称它为外部防雷。当雷击发生时，建筑物的外部防雷装置确实能够有效地防御了雷击对建筑物结构的破坏，防止和减少火灾和人
身伤亡。但是，它并不能够保护建筑物内的电气系统和电子系统免遭雷击。因为，首先，当雷电流快速泄放到大地的同时，在空中就会产生—个强大的变化磁场，处在这个强力变化磁场作用范围内的所有电气和电子系统的线路和设备，都会因为切割了磁场的磁力线而感应产生出电涌电流，轻则会产生误动作，重则会造成设备损坏。其次，雷击发生时雷电流可能击中架空的电力线或通信线，可能击在这些金属线缆附近而感应出电涌电流。当这些电涌电流会沿着金属线缆进入电气和电子系统，就会造成破坏。通过感应磁场的效应即“场”的作用以及通过线路雷电流侵入即“路”的作用统称为雷击电磁脉冲，有时也称为二次雷击。这种二次雷击的破坏，不像直击雷耶样伴随着强烈的电闪雷鸣，而是在人们看不见的感应磁场中发生的。由此可见雷击电磁脉冲的破坏作用是不易察觉、悄然发生的，但后果远比直击雷严重得多。防御雷击电磁脉冲的技术可称为“内部防雷”。外部防雷与内部防雷共同组成了系统的综合防雷体系。
一，建筑物防雷的分类。
建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性、后果，按防雷要求分为三类。
（一）第一类防雷建筑物。
（1）凡制造、使用或贮存、火药、、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。
（2）具有爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大坡坏和人身伤亡者。
（二）第二类防雷建筑物。
（1）国家级重点文物保护的建筑物。
（2）国家级会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
（3）国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑。
（4）制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
（5）具有l区爆危险环境的建筑物且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
（三）第三类防雷建筑物。
（1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
（2）预计雷击次数大于或等于0．012次/a,且小于或等于0．06次/a的部、省级办公建筑物及其重要或．人员密集的公共建筑物。
（3u型玻璃幕墙）预计雷击次数大于或等于0．06次／a小于或等于03次/a的住宅、办公楼等—般性民用建筑物。
（4）预计雷击次数大于或等于0．06次/a的一般性工业建筑物。
（5）根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素确定需要防雷的2l区、22区、23区火灾危险环境。
（6）在平均雷暴日大于15d／a的地区亩度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑
物；在平均雷暴日小于或等于15d／a的地区扁度在20m及以上的水塔、烟囱等各种孤立的、高耸的建筑。
二、建筑物防雷的具体应用。
（一）综合性防雷。
综合性系统防雷工程的第一道防线就是拦截直击雷。最经济最有效的方法仍然是采用安装包括接闪器、引下线和接地体在内的防直击雷防护装置的方法。作为拦截雷电的接闪器—避雷针，其保护的范围是有一定限制的。在防雷工程设计时对建筑物的直击雷防护要通过滚球法计算来确定设置避雷针的高度，或采用多根避雷针来覆盖被保护的建筑物。当接闪器接闪后，为了分流可能需要多根引下线将雷电流引下，这就好比使用多条河道或拓宽了河道以泄洪水,大地是泄放雷电流的最好场所，如同海纳百川一样。如果,线路板制作接地装置的接地电阻很低，则雷电流的泄放速度更会加快。如果,接地电阻值较高，根据欧姆定理，当电流值一定时引下线上的电位会因接地电阻值较高而增大，此时可能对引下线周边的物体发生闪络,好比象洪水因泄流不畅导致漫出大堤的效果大聚合—样。
（二）屏蔽措施。
屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。屏蔽的目的：（一）限制某一区域内部的电磁能量向外传播;（二）防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。空中的雷击电磁场是无孔不人的，特别是对砖木结构的建筑物以及钢筋结构建筑物的非金属门窗这样的“洞”，强的雷击电磁场会轻易地钻进来破坏设备；对于电子设备的屏蔽，主要依赖其外壳；对于屏蔽要求很高的设备，应设置专用的屏蔽室。因此当被保护的电子设备比较重要，同时耐磁场强度较弱时就要采用金属网或金属板组成的屏蔽室，将设备屏蔽起来的措施予以保护。这也就如同防洪中，加固堤防的措施是一样的。
（三）等电位连接。
等电位连接也称均压。我们知道站在地上的触摸电线就会被电击，而在高压线上作业的工人不会被高压电电击，原因在于，他与高压线的高电压是等电位的，由于没有电位差所以没有电流流过，从而就不会被电击。同样道理，为了保证设备和操作人员的安全各类电器设备和信息技术设备均应采取等电位连接的措施。这就是说把各类设备包括所有的导体，都要做到良好的导电性连接，并且还要与接地系统连通。其目的是，使所有的设备和导体与接地系统做到电位均衡连接，也就是所有导电部件之间不能存在显著的电位差，导电部
件与接地系统之间也就不会产生电位差，从而形成电位相等的电磁环境，这样就组成了—个受垒的电位补偿系统。具体地讲，就是对进入建筑物的所有金属导体、管道、电缆的外屏蔽层，都做等电位连接与接地。而对于配置有电子信息系统设备的机房内，应设等电位连接端子板，端子板也应可靠接地。机房内的电气设备和电子设备的金属外壳、机柜、机架、屏蔽线外层以及在电源通道、装的各种SPD，都要以最短的距离就近与等电位连接端子板连接。
（四）防闪络措施。
所谓闪络现象就是电流传导过程中在导体之间跨越绝缘体产生电弧，从而改变了电流传递通道。产生电弧的主要原因是，电弧两端的导体之间电位差很大，距离又很近，从而击穿了绝缘体，如土壤或空气等。因此为防止闪络的发生，可以采取隔离或保持安全距离的方法。例如，外露外引下线使用耐100kV的绝缘层隔离以防止对人体和其他导体的闪络；这也是如同在防洪中加固大堤，防止洪水溢出。当然防止闪络还有其他的措施，如采取等电位连接，使闪络的两端等电位、用网状接地装置对地面作均衡电位处理以防止跨步电压等。
三，防雷设施的作用。
不少人认为建筑物按照规范安装了防雷装置，接地电阻也达到规范要求，当雷击到来时，雷电对建筑物本身和建筑物内部的人员、设备不会产生任何影响，这种想法是非常错误的。到目前为止人们对雷电尚处于探索阶段，雷电能产生多大的电压和电流、释放多大的能量以及造成多大的影响都无法准确地衡量，更无法控制雷电。人们仅能通过分析雷电造成的灾害，再结合雷电形成的原理，最大限度地减小雷电造成的影响，也就是说，对于防雷设施符合规范要求的建筑物而言，仍然会受到雷电的影响，只是影响范围及程度大小的问题。
下面通过具体案例介绍防雷设施的作用。
眼镜清洗剂（一） 2007年9月，某单位宿舍遭雷击造成部分电视机损坏，幸无人员伤亡。根据现场调查，该宿舍为70多媒体控制器年代修建，存在防雷设施老化、避雷带严重腐蚀、无雷电波侵入防护措施、防雷设施达不到规范要求等一系列问题，而且避雷带上捆绑有大量的电话线和有线电视信号线。经初步认定，工作人员认为雷电发生时雷电击中避雷带，在有线电视信号线上产生的感应电流，雷电流沿信号线路侵入，部分电视机损坏。
该建筑物自身防雷设施不符合规范要求，也没有对防雷设施进行整改，而且还人为的制造一些安全隐患，雷电到来时防雷设施无法进行有效的防范，致使财产受到损失。
（二）2005年8海藻苏打水月，某生活小区，一栋3层楼的活动中心遭雷击，该建筑物屋脊上2个装饰角中的一个被雷击中，装饰角被打掉一半，雷击点位于屋脊上装饰角的突出部，装饰角上已经安装了避雷带仍然被雷击。同时，雷电击中避雷带，建筑物周围形成了强大的磁场，在电源线上形成强大的感应电流。室内配电柜内的浪涌保护器直接被雷电流击穿爆炸，造成配电柜内浪涌保护器损坏及部分电源线路烧毁，室内电器设备无损伤。该建筑物周围均为7层建筑物，未遭受雷击。
当雷电击中避雷带时，雷电流经避雷带、引下线向大地释放，避雷带未能在瞬间将雷电流泻放到大地，致使雷电流将屋脊的混凝土块炸开一块，散落到地面；雷电电磁波产生的感应电流也对电源线路造成了损坏，但由于受到浪涌保护器的保护，室内的电器设备未受到损伤。通常较高的建筑物及建筑物的突出部位较容易遭受雷击，但并不绝对，活动中心为3层建筑(周边范围内最矮的)，周围均为7层的建筑物，不远处还有小山，7层的建筑物未被雷击，反而是较低的三层建筑物被雷击，且雷击点也并非该建筑物的制高点。
从以上2起雷击事故我们可以清楚的看到：防雷设施不符合规范要求的建筑，很容易遭受雷击并造成损失。即使是防雷设施符合规范要求的建筑物同样会遭受雷击，而且，防雷设施不能保证百分之百地对建筑物进行有效保护，但是能够有效地减小雷击造成的损失。建筑物防雷工程是个系统工程，不但要做好防直击雷措施，还要做好防雷电波侵入措施。不同的环境雷电造成的影响是不一样的，而许多人为因素造成的雷击隐患也是比较突出。因此在不断提高建筑物本身防雷措施的前提下，不断提高人们的防雷意识也很重要。只有这样才能最大程度地发挥防雷设施的作用，最大限度地减小雷电造成的损失。
（四）建议。
建筑物防雷设施包括对直击雷、侧击雷、感应雷的防护三部分。直击雷是指雷电击中建筑物的天面部分；侧击雷是指雷电击中建筑物的天面以下部分，地面以上部分。直击雷、侧击雷防护设施主要是保护建筑物本身不受损害，以及减弱雷击时巨大的雷电流沿建筑物泻人大地时对建筑物内部空间产生的各种影响；感应雷是当雷云发生自闪、云地闪、云际闪时，在进入建筑物的各类线上、金属管产生的雷电脉冲，感应雷的防护设施是对这种雷电脉冲起限制作用，从而保护建筑物内各类电器设备的安全。建筑物防的雷设施如果缺少这
三大部分的任何一部分，就叫做建筑物防雷能力先天能力不足，必将留下永久防雷隐患。对建筑物内人员生命和财产(尤其是通信、程控电话、计算机、音响、电视等使用MOS器件的现代化设备)安全构成严重威胁。所以，防雷设施系统是建筑安装工程电气分部中的一个重要的分项，它的施工质量直接影响相关设备、仪器、建筑物、人身安全。
对高层建筑物的防雷设计来讲，每一个建筑物都有不同的设计方案，不能千篇一律地将一种方案赋予每—个建筑物，从而确保防雷设计方案能够做到合理有效，防止或者减少雷电事故的发生。
建(构)筑物防雷设施是全社会防雷减灾的一项重要的基础建设、是保障人民生命财产安全、保障现代化建设顺利进行的重要工作。因此，我们应该提高认识，做细、做足这项工作。
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