探讨等电位连接在建筑物防雷中的应用

探讨等电位连接在建筑物防雷中的应用

陆凯琦1张斌2

1杭州辰青安全技术有限公司2杭州辰青和业科技有限公司

引言：雷电活动一般通过多种不同途径入侵到建筑物内部，危害建筑物内电气设备的正常运行和人身生命安全，对此本文拟采用建筑物本身的防雷接地对整栋建筑物以及电气设备及电气设别和各种金属物做等电位联结网络进行雷电防护。通过等电位连接网不仅可以使建筑物内电气设备电位差减小，结合建筑物外部防雷又可组成"法拉第笼"对整栋建筑物形成屏蔽效果，可大大减少雷击活动对建筑物及内部人员带来不必要的危害。

1、雷电对建筑物的危害

雷电现象主要出现在大气层中，距离我们日常生活的地面较远，一般情况下，雷电也很难对地面建筑物造成危害，但是这并不意味着雷电不会对建筑物造成伤害，在雷电放电强度达到最高时，电压往往能够达到几百万伏甚至是上千万伏以上，电流也能达到几十万安，在如此强大的放电环境下，如果建筑物的防雷系统不够完善，建筑物就可能出现较大的损坏，重则危及人们的生命和财产安全。

总体来说，雷电对建筑物的危害主要分为两种：

（1）雷电对建筑物直接击打造成的危害，直接击打造成的电动力以及热效应作用，会对建筑物造成极大的损害；

（2）雷电二次作用造成的危害，主要是由雷电流产生的电磁感应和静电感引起的，在雷电热效应的影响下，电流经过导体引起极大的热能，直接造成金属物融化或者飞溅，引发火灾，甚至是爆炸危害。

因此，一些建筑物的顶部存在金属物、输电路线或是其他导体时，大地与雷云之间出现的电场会对这些导体产生感应，雷雨就会释放出大量的电荷，随后，大地同雷云之间的电场会在雷云放电之后立刻消失，这就造成建筑物顶部导体上的电流负荷不能疏散，就会造成建筑物的损害，此外，电流负荷还会沿着导体进行传播，一旦进入建筑物内部，就是对人们的生命财产造成危害。

2、传统防雷技术的局限性

传统的常规防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。装在建筑物顶部的接闪器-避雷针、避雷带或避雷网，由接闪器和引下线将雷电导入接地装置，再散流到大地里，这可以有效地防雷。可当采用电子设备后，它就成了感应雷袭击的对象，造成的经济损失远远超过被损坏设备本身。这是因为电子技术日益向高频率、高精度、高灵敏度发展，这些微电子设备工作往往仅有几伏，工作电流在微安甚至毫安数量级，而感应雷电磁脉冲在这些电子设备上引起的过电压都在千伏以上，故会对设备内部元件产生干扰和损坏。雷电可以通过信号线路将接收机打坏，也可通过电源线引入感应雷击坏设备。所以，现代防雷技术不仅要保护建筑物本身，更重要的是要保护建筑物内人、设备和网络的安全，传统的避雷方式已经不能适应现代建筑物的需要了。

3、等电位连接的作用

等电位连接是内部防雷措施中的一部分。当雷击建筑物时，雷电传输有梯度，垂直相邻层金属构架节点上的点位差可能达到10K量级，危险极大。等电位连接将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置用等电位连接导体或电泳保护器连接起来，形成一个等电位连接网络，以减少雷电流通过它们之间产生的电位差，可防止直击雷、感应雷、或者其他方式的雷，避免火灾、爆炸、生命安全和设备损坏。

4、等点位连接的应用

4.1等电位连接在建筑屋顶的应用

为了避免由于雷电侵袭建筑而产生破坏，根据雷电电流特性，需要在建筑中安装防雷保护装置，但是单纯的防雷保护装置不足以抵挡复杂的雷电侵害，还需要在建筑物内部进行等电位连接，避免高电位进入室内而发生跳闸或者反击。当前大多数建筑物是钢筋混凝土结构，内部钢筋相互交错，应该将其有效连接并保持网格尺寸的合适性，进而形成雷电电流的导通电路，并且在建筑物屋顶形成等电位平面。如果能够将屋顶的钢筋网与大地连接，在建筑物中形成闭合的笼子状，当雷电入侵到屋顶后，可以瞬间将电流分散给大地，进而保障建筑物中的设备及人员安全。

4.2等电位连接在建筑结构的应用

从现代建筑物的内部结构来看，大多以承重墙或者构造柱的结构主筋作为引下线，并以此进行引下线接地。建筑中构造柱的钢筋连接性较好，也可实现结构基础钢筋和内部钢筋的可靠性连接；再加上柱子的数量比较多，涉及钢筋的数量也比较多，可以形成雷电电流流通中的有效通道。当雷电侵入电流进入建筑之后，在楼板中形成了等电位平面，就不会影响设备运行和人员安全；对于竖向金属管道和建筑物结构中的主筋连接起来，就可实现"均压"。这种情况下，无论建筑物处于任何一个平面，当雷电电流经过之后，就会形成等电位平面，进而保护设备安全与人员安全。利用接地体的作用，可以将雷电电流导入到大地中，当雷电电流通过之后，接地体点位、相邻金属导体等上升，可能引发跳闪，采取联合接地方法，确保其处于同一个电位，就可较好地避免这一问题发生。

4.3等电位连接在建筑配电系统的应用

在建筑物的供配电系统中，通过城市电网引入交流电源；如果发生雷电作用并直击电网，在线路中就会形成过电压波，当过电压波沿着线路进入到建筑内部，再经过交流电源进入电力设备，就会对设备运行造成干扰或者产生破坏作用。同时，雷电的过电压波也可能通过通信线路或者交流电测传播到直流电源系统中，对直流电源和负载电路的运行安全造成威胁；在建筑的防雷界面进行等电位连接，利用等点位端子板将接地线和基础接地连接起来，由电源线路而产生的雷电流进入到大地中，此时等电位连接可以避免局部电位升高，进而形成电位差。

4.4等电位连接在建筑信息系统的应用

现代智能建筑中的信息系统非常复杂，对于其外露的可导电部分，应该构建等电位的连接网络，实现和接地系统的连接，这种情况下，等电位连接结构可概括为两种模式:其一，S型。即星型结构信息系统，其中所有的金属组件以某个点作为核心，与共用的接地系统相连接，形成"Ss等电位连接网络"。这种等电位连接网络适合在较小的局部系统中使用，所有的设施管线及电缆都将通过接地基准点而进入信息系统中使用，所有的设施管线及电缆都将通过接地基准点而进入信息系统中；其二，M型。即网型结构信息系统，其中所有的金属组件通过若干点连接到接地系统中，形成"Mm等电位连接网络"。M型等电位连接适合在开放性的系统中使用，在设备之间敷设电缆及线路，其中电缆、设施等从多处进入到信息系统中。另外，对于特别复杂的信息系统来说，可以选用综合性结构方法，将S型局部等电位连接网络与M型网状结构结合起来。

结语：由上可见，雷电已成为破坏建筑物的原因之一，而等电位连接技术则在建筑防雷中起到了积极作用，既可以避免由于雷击而破坏建筑物，也可避免高电流入侵到建筑室内，对人员安全和设备安全造成伤害。因此，在建筑施工中意识到防雷保护工作的重要性，采用等电位连接技术，确保综合防雷质量水平，延长建筑物的使用寿命。

参考文献

[1]刘艳玲，曾敏，郑键雄.浅析等电位连接在建筑物防雷中的作用[J].气象研究与应用，2014（12）：247-248

[2]张再杰.等电位连接的重要性及检测方法[J].电子信息，2016（10）：62