建筑大楼防雷问题分析及改造措施

1 大楼防直击雷措施

在直击雷的防护上，某大楼采用在女儿墙顶部用不锈钢进行包装以形成整栋大楼的避雷带。在避雷带的接地上，采用楼体钢筋骨架作为接地引下线，采用大楼基础自然接地作为大楼防雷接地。现场测量大楼接地电阻为8Ω，符合建筑物防雷设计要求中对接地的要求。

2 大楼其他防雷措施

大楼供电系统是从10kV变电站出线后采用先采用架空线再经电缆引至大楼供电室，在电缆的接头处安装有避雷器对电缆头进行保护，大楼供电采用四台160kVA的变压器对整栋大楼进行供电。

在大楼供电室变压器的防雷上，四台变压器都是仅在高压侧装有避雷器，低压侧在电容补偿器侧装有一组低压避雷器，用来限制电容补偿器在投切时产生的过电压，如果低压无功补偿装置退出运行，整个大楼的低压设备将失去过电压保护。

在大楼机房的接地上，没有采用独立的地网，也是直接采用大楼基础接地，在接地上没有采用强制等电位连接。在机房电源的防雷配置上，也没有安装低压避雷器对机房电源进行保护。

1 大楼避雷带引入雷电

由于楼体较高，在附近属于较高的建筑物，而且大楼四用较为开阔，当附近有雷电活动时，容易造成雷电直接击中大楼避雷带，强大的雷电流就会经由接地引下线泄入大地，由于大楼较高，接地引下线较长造成感抗较大。

由于感抗较大的作用和接地引下线较多的问题，而使得雷电流作用下的地电位分布极不均匀，就容易引起大楼接地局部地区的地电位升高而在大楼内部不同的楼层形成电位差。

同时由于接地网和引线附近有大量的低压电缆、通信等弱电设备，这个电位差在信号线缆屏蔽层产生表皮电流，然后通过芯线与屏蔽层之间的耦合对信号线缆芯线产生干扰电压，造成电子设备的干扰甚至损坏。

2 架空线路或配电线缆引入雷害

由于大楼供电是通过外界架空线路进行供电，而户外的架空线路和的电缆极易遭雷击或雷电感应[5]，在供电线路上有雷电过电压后，雷电暂态过电压通过低压变压器之后，经由电磁感应或各种耦合方式入侵到大楼低压供电系统。

由于供电室和大楼机房直接相连，雷电暂态过电压就会危及到通信设备，通常会造成通信设备因雷电过电压而打坏。

3 大楼附近的空间电磁感应

雷击建筑物附近时，由于大楼并不是一个完整的法拉第笼，雷电电磁脉冲会通过空间辐射的方式部分地穿透建筑物的屏蔽体而在室内电子系统中产生过电压干扰。

1 大楼楼顶线路防感应雷措施不完善

大楼楼顶风机和装饰供电线路都是装在PVC管内的，装饰电源选用的为防雨电源，防雨电源**的特点是产品采用密闭灌封方式，防水防潮。但并不具有防雷的功能。

从现场情况可知，由于大楼楼顶线路装在PVC管而不是金属管中，当雷电直击大楼防雷带或大楼附近有雷电活动时，而且由于大楼避雷带上就装有导线，电磁耦合会在大楼楼顶线路上产生较高的感应过电压，相当于雷电直击于线路，将会直接打坏装饰用的直流电源。而且风机电源没有过电压防护措施，风机供电线路中的过电压将直接传输到配电间，将对整个大楼的供电安全造成威胁。

2 低压线路防雷措施不完善

由前面的分析可知，由于大楼楼顶供电线路未采取限制雷电过电压和防雷电感应过电压措施，这样当没有进行屏蔽处理供电线路受到感应雷的袭扰后，由于没有安装避雷器，在供电线路上产生的感应过电压会沿着400V低压线路传递到大楼配电间时，也会在沿大楼楼顶24V装饰供电线路进入到大楼楼顶装饰用供电电源盒内。

雷电入侵到400V线路后会沿400V线路传播，可能会打坏楼顶风机或者大楼内办公设备，同时由于变压器低压侧没有安装避雷器，沿400V供电线路传播的过电压会通过电容耦合和电磁感应的方式传递至变压器的高压侧，可能会对配电变压器高压侧绝缘构成威胁。

由于大楼装饰供电电源没有采取任何防雷措施且其耐冲击电压水平很低，只有2000V左右，由前面对楼顶感应过电压的分析可知，这样很容易造成装饰供电电源打坏。

3 配电室和机房接地不完善

由于机房接地没有合理的等电位联接，如果发生雷击大楼避雷带，由于多根接地引下线泄流不平均，在机房内不同的接地点之间必定会出现电位差，由于机房设备耐冲击水平不是很高，这个电位差很容易造成机房内二次设备损坏。

1 对楼顶线路进行穿钢管防护

屏蔽是采用导电或导磁材料做成屏蔽体，将要保护的设备放在屏蔽体内，并将屏蔽体良好接地。这样在屏蔽体外侧存在电磁干扰时，由于屏蔽体的屏蔽和接地的作用，电磁干扰在传输到屏蔽体时，会由于屏蔽体的接地作用泄放掉部分干扰能量，使外界干扰能量不容易从屏蔽体的外侧传输到屏蔽体内侧，进而可以对屏蔽体内的物体进行保护以免受外界电磁干扰的影响。

由于大楼楼顶导线没有采取防雷措施，而且导线直接位于大楼的避雷带上，由前面的分析可知，在雷击大楼时，楼顶导线会极容易感应出过高的过电压而对整个大楼的供电系统造成危害。

采用穿钢管技术，可以将导线在空间上与电磁脉冲辐射环境相隔离，进而极大减小电磁脉冲场对导线的耦合，降低外界电磁干扰在供电线路上产生的过电压，进而保护配电设备不受损坏。对楼顶暴露在外面的导线进行穿钢管是实施楼顶线路电磁脉冲防护的重要手段之一，也是屏蔽的主要目的。

2 增强低压供电线路的防护力度

为了降低入侵到配电室和机房的雷电过电压，机房和配电室应当采用三级防雷保护方式。即变压器两侧作为**级防雷，直流电源两侧为第二级防雷，电源输入终端作为第三级防雷。

三级防雷可以把能量逐级泄放掉，也可以减小由于低压侵入的雷电波对电源系统的影响，三级防雷保护SPD安装如图1所示。在SPD的选择上，可以根据要安装地方不同和被保护设备耐冲击电压不同选择相对型号的SPD，具体选择何种型号的SPD在这里不在叙述。