剖析现代工业与民用高层建筑项目的电气安全与防雷措施

周旭光 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 430000

【文章摘要】

建筑项目电气安全与防雷措施是现代建筑必须重视的问题，高层建筑与普通建筑相比存在很多特殊性，尤其需要注意电气安全与防雷措施问题。本文以现代工业和民用高层建筑项目为例，就高层建筑电气安全与防雷措施进行分析，提出了一些可行策略。

【关键词】

高层建筑；用电安全；防雷措施

0 引言

随着现代社会经济的发展和建筑技术的提升，高层建筑项目越来越多。据统计，仅仅2014 年，全球共建造200 米及以上高层建筑97 座，其中我国就有58 座， 占全球总建造量的一半多，一些城市的高层建筑数量甚至比外国一个国家还多，高层建筑项目正从一线城市迅速向二三线城市蔓延。同时高层建筑发生电气火灾和遭受雷击频率大增，个案如2007 年上海环球金融中心火灾、2010 年上海电视塔雷击起火、2011 年中央电视塔雷击等。高层建筑与普通建筑有很大的不同，一旦发生安全事故将造成巨大的人员伤亡和财产损失，必须做好各项安全规划工作，尤其是与火灾相关的安全工作，这对现代高层建筑的电气安全与防雷措施有着极高的要求。

1 高层建筑的用电安全

1.1 供电电源设置

高层建筑的用电安全，首先要从供配电系统入手，提升供配电系统的安全性， 进行可靠而安全的设计，如供电电源设置、主接线方式、配电线路敷设等。在2012 年4 月实施的《住宅建筑电气设计规范》中，对高层建筑的电气安全设计进行了详细的规定，包括如用电负荷等级、自备电源、线缆选择、应急照明、报警系统等。其中，将消防用电、应急照明、航空障碍照明、走道照明、安防系统、电子信息设备机房、电梯、排污泵、生活水泵等定为一级负荷供电。根据设计规定，城市电网需要为高层建筑提供两路电源，所有的一级负荷应当使用双重电源供电，并保证一个电源发生故障时另一个电源不会同时损坏，但当城市电网发生重大故障瘫痪时，并不能确保两路电源中总有一路供电正常，国外很多高层建筑尤其是超过250m 的超高层建筑已经采用设置三路电源的方法，以保证城市电网发生大规模故障瘫痪时建筑单体供配电系统依然能基本运行。在实际应用中，我国部分超高层建筑已经采用为非消防一级负荷设置柴油发电机组的方式，以保证非消防一级负荷的供电水平，如果依然采用旧的规范，可能造成一些安全隐患。

1.2 供配电系统线缆选择与敷设

建筑用电安全中，供配电系统线缆是影响用电安全与可靠性的重要因素。应当注意两个重点，一是高层建筑如果配备了备用发电机组，发电机组与市电之间应当建立备自投关系；二是消防负荷与非消防负荷，应当设置在不同的母线段以保证消防电源安全。尤其是消防与非消防负荷，在母线段上的接线必须彼此独立互不干扰，以保防消防系统在遇到安全事故时不会失电。在发生火灾时，消防控制室应当能切断非消防负荷电源，对火灾蔓延进行最大程度的限制，但安全照明、防恐慌照明、排水泵等非消防负荷电源不应切断。消防系统的备用照明应当采用氧化镁电缆，根据情况采用吊架安装或沿电缆架安装的方式，具备火灾时持续运行3h 的能力。喷淋水泵应当在火灾时具备持续运行时间1h 的能力，防排烟风机、加压风机、加压泵等应当具备火灾时1h 持续运行能力，线缆可选择NH 型耐火电缆或氧化镁电缆，用防火架敷设。非消防系统线路在火灾时将参与燃烧，因为普通聚氯乙烯绝缘电缆在燃烧时将产生滚滚浓烟和大量有毒气体，应采用元卤阻燃耐火材料电缆。

1.3 构建用电安全防范系统

高层建筑应当设置用电安全防范系统，对建筑本体的用电安全进行监控，并防范安全事故的发生和扩大。目前通常采用构建电气火灾监控系统的方法，对配电线路剩余电流和电缆温升进行监控，从而迅速判断供配电系统是存在用电安全问题，是高层建筑防范用电安全事故的有效措施。监控系统的导线选择、线缆敷设、电源及接地等，都应与消防系统的配置要求相同。同时，还需要根据功能分区、风险系数来合理设置系统的监测点，并与火灾自动报警系统相协调，对建筑用电安全进行实时监控和防范。

2 高层建筑防雷措施

2.1 高层建筑的防雷接地策略

高层建筑的防雷系统包括内部防雷接地与外部防雷接地，外部防雷接地有接闪器、引下线、均压环、避雷带、接地网等，内部防雷接地有笼式避雷网、专用接地装置等。高层建筑的防雷接地网，是水平方向由钢筋绑扎或焊接形成的网格，如同一块独立的平板，在该平板上附加一定长度的竖向钢筋接地体用以改变接地网电容。接地网的埋设并不是越深越好，应当根据地质情况设计埋深。引下线起到将避雷带与自然接地体连接起来构成雷电流通路的作用，在高层建筑中通常利用柱或剪力强的主筋做为引下线，逐层串联至屋顶避雷线。避雷带由避雷线和支持卡子组成，设置于建筑物易受雷击的女儿墙等部位， 起到引雷效应，通过引下线将雷电流引向接地网最终传输至大地，防止建筑体遭受雷击。除了外部防雷措施外，还需要构建内部防雷措施。

2.2 侧击雷的防范措施和等电位联结

侧击雷危害主要来自于窗框架、栏杆、建筑表面装饰物等部位，侧击雷一般不需要专门设置接闪器来防范，可以将窗框架、栏杆、表面装饰物接到建筑钢构架或钢筋主体上接地，或利用均压环就近与防雷装置接地。由于高层建筑的施工往往电气预埋、门窗、幕墙等并非同一队伍施工，在交接和施工配合上需要注意，以免留下盲点，通常情况下是从圈梁主筋引出圆钢或扁钢，与接地端子搭焊连接。等电位连接，就是用连接导线或过电压保护器，将一定空间内的防雷装置、金属装置、导体物、电气电讯装置等连接起来，以使建筑物地面、墙板、金属管、线路等处于同一电位，避免在建筑物内部产生雷电反击及危险的接触电压。

2.3 电子设备屏蔽措施

在现代高层超高层建筑物内部，存在着大量微电子设备，必须建立屏蔽措施对这些微电子设备进行防护，使微电子设备能处于无干扰环境中。屏蔽措施的效果除了与房间屏蔽网及仪器屏蔽性能有关外，还与微电子设备电源线、信号线的防过电压、等电位联结及接地措施等有很大的关系。为了避免微电子设备在防雷装置接闪时不会受到影响，其电气线路应当采用金属管布线的方式，防止雷电反击以屏蔽各种电磁脉冲。

【参考文献】

[1] 柯伟权. 高层建筑物防雷系统的设计要求点及施工探讨[J]. 建筑技术，2012（01）250