浅谈现代建筑物雷电防护

浅谈现代建筑物雷电防护

宋超，王茂，郑绍鹏

（焦作正鑫防雷科技有限公司 河南焦作454000)

摘要：本文首先简述了雷电的形成和原理，接着重点分析了雷电对建筑物的危害以及现代雷电防护系统的原理和应用，并总结了现代建筑物雷电防护技术的发展趋势，以期现代建筑物雷电防护工作的顺利开展。

关键词：现代；建筑物；雷电防护

1.雷电的形成和原理

1.1雷电产生的原因和过程

雷电产生是由于大气中的静电不平衡所引起的，并且通常在雷暴云中形成。雷暴云中存在着强烈的对流运动，导致云内部形成了电荷的分离。具体而言，雷暴云中下部带有负电荷，而上部带有正电荷。这种电荷的分离主要由大气中的水滴、冰粒和雹粒的碰撞、分离和重排引起。当负电荷在云中积累到一定程度时，会产生一种称为“雷电”的放电现象。雷电产生的过程可以分为三个阶段：云间放电、云地放电和地间放电。在云间放电阶段，云内部的正负电荷之间发生放电，形成了云间闪电。在云地放电阶段，云中的负电荷向地面方向运动，并与地面或建筑物之间的正电荷发生放电，形成了云地闪电。而在地间放电阶段，则是指云电和云电之间的放电现象。

1.2雷电对建筑物的危害

雷电对建筑物造成的危害主要包括直击和感应效应。直击指的是雷电直接击中建筑物，导致破坏和火灾等后果。当雷电击中建筑物时，会产生巨大的电流和高温，可能引起电器设备的烧毁、起火和结构的损坏。此外，雷电还会引发电离现象和电磁感应，导致设备故障和数据损失。除直击外，感应效应也是建筑物受雷电影响的重要因素。当雷电附近产生瞬态电流时，会在周围形成电磁场。这个电磁场会感应到建筑物中的导体，如电线、管道等，导致感应电流的产生。这些感应电流可能引起设备的过电压和过电流，从而损坏设备。

2.现代建筑物雷电防护系统

2.1地线、接地系统和避雷针的作用及原理

2.1.1地线

地线是一种导体，将建筑物与大地之间建立了良好的电气连接。其主要作用是提供一条低阻抗的路径，使雷电放电能够迅速地引导到地面，避免雷电对建筑物造成损坏。地线通常是埋入地面下的铜或铝材质的导体，通过设置足够数量和正确布置的地线，可以有效地增强建筑物的雷电防护能力。

2.1.2接地系统

接地系统是指将建筑物内部的电器设备和导体与地线连接起来的系统。它的目的是提供可靠的电气接地，使设备上产生的雷电电流能够迅速、安全地通过地线释放到地面。接地系统的设计包括合适的接地电极、接地导线和接地网等，需要注意的是确保低阻抗接地，以保证电流能有效地流入地面。

2.1.3避雷针

避雷针是一种尖锐导体装置，通常安装在建筑物的高处，如屋顶或建筑物顶部的尖塔上。避雷针可以促使雷电沿着它的导流路径直接击中避雷针，从而规避雷电对建筑物的损害。避雷针的原理是通过形成尖锐的导电体，提供了一个更容易被雷电击中的导流路径，将雷电安全地引导到地面。

2.2雷电监测装置的重要性与使用方法

雷电监测装置的重要性体现在以下几个方面：（1）预警功能：雷电监测装置能够提前预警雷电活动，使建筑物和人员有足够时间采取安全措施，避免雷击造成的损害。（2）数据记录和分析：雷电监测装置可以记录雷电活动的数据，这对于研究雷电现象、进行防护系统的优化和改进具有重要意义。（3）验证和维护：雷电监测装置可以用来验证和维护建筑物的雷电防护系统，确保其正常运行和有效性。雷电监测装置的使用方法包括选择合适的监测设备和安装位置、设置合理的监测范围和灵敏度，并进行定期的检修和维护工作，以确保其准确、可靠地监测雷电活动。

2.3雷击保护器的分类和应用范围

（1）大气放电保护器，用于保护建筑物内部设备和电路免受大气放电的冲击。（2）过电压保护器，用于防止设备过电压引起的损坏，如过电压保护器可在雷电造成的电压突变时起到保护作用。（3）过电流保护器，用于防止设备过电流引起的损坏，如过电流保护器可以在雷电过电流冲击时提供保护。雷击保护器的应用范围包括建筑物的电气系统、通信系统、安全监控系统等各种设备和系统。选择适当的雷击保护器并正确安装，可以有效地保护设备免受雷击影响，提高系统的可靠性和稳定性。

3.设计与安装雷电防护系统的原则与方法

3.1建筑物的结构和特点，确定防护方案

设计与安装雷电防护系统的第一步是对建筑物进行结构和特点的分析。这包括建筑物的高度、形状、材料、用途等因素的考虑。通过分析建筑物的特点，可以确定最合适的防护方案，选择适当的地线、避雷针和其他防护设备。

3.2 防雷装置的布置和安装要点

地线应该均匀并正确地分布在建筑物周围和内部，尽可能接触到大面积的土壤，以最大程度地降低阻抗，形成有效的引导路径。避雷针应该位于建筑物最高点或特别容易被雷电击中的部位。安装时需要遵循相关安全规范，确保避雷针与建筑物的接地系统良好连接，并注意防止倾斜和腐蚀等问题。防雷装置的间距应根据建筑物的特点和防护要求进行合理的安排。通常情况下，地线和避雷针的间距应符合相关的国家规范和标准。

3.3 探讨防雷系统的维护与管理措施

定期检查地线、避雷针和其他防护设备的连接和状态，确保设备无损坏、腐蚀或松动。定期清洁防雷装置，防止积聚的污物对其功能产生影响。如发现损坏或故障的地线、避雷针或其他设备，及时进行维修或更换。记录雷电监测装置的数据，并进行分析，以便改进防雷系统的设计和性能。

4.现代建筑物雷电防护技术的发展趋势

4.1 探讨新型雷电防护材料与技术的应用前景

研究和开发高导电性能的材料，以提高地线和避雷针的导电能力，增强雷电的引导和分散效果。利用高强度材料制造防雷装置，提高其抗风压、抗腐蚀和抗震能力，增强系统的可靠性和耐用性。研究和应用新型防雷技术，如雷电捕捉器、射流防雷器等，以提高防护效果和抵御雷电击中的能力。

4.2引入智能化与信息化技术，提升防护系统的效能

利用传感器、监测设备和远程通信技术，实时监测雷电活动和防护系统的工作状态，提供及时的预警和故障诊断，使得防护系统的维护更加方便和高效。通过数据的收集和分析，对防护系统的运行数据进行优化，提高系统的性能和效率，同时实现对系统工作状态的实时监控和调整。引入自动化技术，实现对防护系统的自动管理和控制，包括自动化的开关控制、报警处理和排除故障等，提高系统的可靠性和响应速度。

结语：

综上所述，雷电防护在现代建筑物中具有重要的地位和作用。我们应该重视雷电防护的实施，并不断推动其发展以满足建筑物的安全需求。

参考文献：

[1] 闻人为均.浅谈现代建筑物雷电防护[C]//平安浙江气象保障学术论坛.0[2024-01-31].DOI:ConferenceArticle/5aa37081c095d72220b5607f.

[2] 谢海华.现代建筑内的电子信息系统的雷电防护[D].南京信息工程大学,2006.DOI:10.7666/d.y868376.

[3] 王健达.浅谈现代智能建筑物雷电防御措施[J].气象研究与应用, 2013, 35(A02):3.DOI:10.3969/j.issn.1673-8411.2013.z2.124.

[4] 王健达.浅谈现代智能建筑物雷电防御措施[C]//广西省气象学会学术年会.2013.

作者简介：宋超（1979-），男，汉，河南武陟人，本科学历，助理工程师，从事研究气象专业雷电防护工作。