浅述高层建筑防侧击雷均压环技术及其做法

浅述高层建筑防侧击雷均压环技术及其做法

摘要当雷击发生时，云层向大地释放强大的电流，对人、畜危害以及建筑物、电子电气设备等的危害很大。侧击雷是雷击现象的其中一种，由于目前较高层建筑的顶避雷带不能将整个楼体都妥善的保护起来，因此侧击雷的防护显得尤为重要。文章围绕建筑物侧击雷防护问题展开了分析，并讨论了采用均压环来防侧击雷的具体措施。

关键词高层建筑；防侧击雷；合成绝缘子；均压环

所谓侧击雷，是和建筑物直击雷相对而言的，有直击雷就有侧击雷。直击雷是在雷电直接打在了建筑物的楼顶，而侧击雷是雷电打在了建筑楼体的某一侧，形象地说就如同打到了楼体的腰部。目前，防护侧击雷主要是通过在建筑物内部敷设均压环。本文依据《建筑物防雷设计规范》和《防雷装置施工质量监督与验收规范》来分析防侧击雷均压环技术。

1 建筑物防侧击雷的重要性

根据资料显示，我国建筑物敷顶避雷带的安装率比均压环高出很多。我们知道，顶避雷带的作用是保护建筑物免受直击雷的伤害，然而近年来，建筑物频繁受到雷电的侧击，对于侧击雷疏于防范。侧击雷不同于直击雷，由于建筑物楼体的高度不一定，因此可能遭受侧击雷的部位也不一定，从某种意义上说，侧击雷更具破坏性。侧击雷不仅难以预见，产生的危害更是不可小觑，当建筑物遭受雷电侧击之后，电流很有可能随着电气设备的线路或者金属门窗传入楼体内部，这对于建筑物内的人员和设施是个极大的威胁。如果建筑物内敷设了防侧击雷的均压环，可以很大程度的降低伤害[1]。

2 如何理解防侧击的部位

2.1 对《雷规》防侧击雷措施的理解

第一类防雷建筑物防侧击措施：从30米高度起每隔不大于6米的距离沿建筑物四周设水平接闪带，并应与引下线相连。30米及以上外墙上栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

第二、第三类防雷建筑物防侧击措施：防侧击部位应按屋顶的保护措施处理，并符合对本类防雷建筑物的要求。

（1）接闪器应布置防侧击部位各表面的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体上；重点在墙角、边缘和显著突出的物体上；这里的墙角是指外墙壁的内角，边缘是指外墙壁的外角，显著突出物是指阳台、观景平台、设备平台等。（2）布置在建筑物垂直边缘处的外部引下线、最小尺寸符合本规范要求的外部金属物可利用其作为接闪器。（3）符合本规范要求的钢筋混凝土内钢筋、建筑物

金属框架，当其作为引下线或与引下线连接时均可利用作为接闪器。

2.2《雷规》规定

第一类防雷建筑物，高度超过30米的建筑物，建筑物高度超出30米的部位应采取防侧击雷。第二类、第三类防雷建筑物，高度超过60米的建筑物，其上部占高度20%并且超过60米的部位应采取防侧击雷，而其余部位不需要采取防侧击措施。例如100米的高层建筑物，只要在80-100米之间高度范围内设置防侧击雷；70米的高层建筑物，也只要在60-70米之间高度范围内设置防侧击雷。IEC的解释是，随着高层建筑物雷击点的高度降低，闪击侧边的概率迅速降低，只需考虑建筑物高度超过60米的20%部位，而低于60米的建筑物，闪击侧边的概率可以忽略不计。

2.3《雷规》规定

对水平突出外墙的物体，当有建筑物防雷类别所对应的滚球半径大小的球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到突出外墙的物体时，应采取相应的防雷措施。我们应理解为，用建筑物防雷类别所对应的滚球半径高度作为分割线，把高层建筑物分成上下两部分，其上部分，想象有个建筑物防雷类别所对应滚球半径大小的球体在屋顶周边接闪带外向下垂直下降，当有突出外墙的物体挡到时，突出外墙的物体应采取相应的防雷措施；而其下部分，设想在建筑物防雷类别所对应的滚球半径高度上有一水平接闪带，用滚球法计算，突出外墙的物体不在滚球半径保护范围内的，应采取相应的防雷措施。这个方法，又称“垂直下降法”，是一个全新的保护范围计算方法。但《雷规》只对第二、第三类防雷建筑物有要求[2]。

3 防侧击雷的具体措施和施工方案

在需要侧击部位利用建筑物柱筋和梁筋作为暗敷接闪网格（符合本类防雷建筑物接闪网格规格要求），在建筑物垂直边缘和显著突出的物体上明装接闪带或接闪杆，同时利用建筑物栏杆、门窗等外部金属物作为接闪器，并与引下线、接地装置做等电位连接。

在实际运行中，为了使合成绝缘子能够安全稳定工作并改善其电位分布，需要装设各种电位梯度控制环，电位梯度控制环按其所起的作用不同一般分为屏蔽环、均压环、引弧环等不同类型，也可统称为均压环。它的主要作用是降低合成绝缘子上某些部位或两端金具表面过高的电场强度并使其尽量均匀分布。均压环安装示意图及具体参数如图1所示。

合成绝缘子均压环根据系统运行侧重点不同而有各种不同作用，其安装参数也不尽相同，工程实践中，根据电力系统运行的不同的需要，合成绝缘子均压环设置的具体要求不同。

3.1 表面电场的屏蔽作用

此时设置均压环的主要目的是为了减小合成绝缘子金具和导线连接件表面的電场强度，抑制电晕现象产生，所以这种起屏蔽作用的均压环又称电晕环。它的设置位置与金具和连接件的组成尺寸有关，当其组成尺寸较大时，均压环一般只装在高压侧即可满足要求。

3.2 引开工频电弧的作用

当合成绝缘子表面出现闪络时，所产生的工频电弧会使其端部金具的温度急剧升高甚至烧蚀，在特殊情况下会使绝缘子芯棒滑出或绝缘子永久变形，这时就需要装设引弧环。引弧环可以将工频电弧从绝缘子端部金具表面引开，故这种引弧环也称为保护环。引弧环可以是环形的，也可以是角形的，还有做成开口环形的，其目的是使电弧电流在环上分布不均匀，从而使电弧的弧根发生移动，而不是在某一固定点上燃烧[3]。

4 结束语

均压环技术在建筑物防侧击雷方面发挥的作用是毋庸置疑的。随着我国国民经济的飞速发展，不仅用于民用住房的建筑物大量增多，技术大厦、计算机中心等高层建筑也纷纷涌现，因此雷击防护的重要性也逐渐凸显出来。均压环技术作为防雷击的有效手段，在当今社会扮演着不可或缺的角色。我们在不断推广和应用均压环技术的同时，也应持续尝试和创新其他防雷技术，将防雷工程理论化、系统化，相信减少甚至消除雷击灾害指日可待。

参考资料

[1] 中国气象局.防雷装置设计技术评价规范[M].北京：气象出版社，2009：179.

[2] 郭效金.合成绝缘子表面电压和场强计算[J].高压电器，2003，39（4）：20-22.

[3] 徐其迎，李日隆.110KV合成绝缘子沿面电场分布的计算研究[J].绝缘材料，2003，36（4）：48-50.