智能建筑雷電防護設計

【摘 要】隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國建筑行業(yè)也在快速發(fā)展，現代高層建筑作為信息時代的必然產物，建筑物的多功能化程度隨科學技術的發(fā)展而逐步提高，建筑的雷電防護問題是一項將高壓強電與低壓弱電相結合的多學科匯集、又十分復雜的系統工程，因而對高層建筑的雷電保護也相應的更加復雜多變。主要介紹了雷電基礎知識，智能建筑的防雷設計理念，提出了高層樓宇雷電防護設計的措施。

【關鍵詞】配電系統；等電位連接；雷電保護

雷電的破壞包括：直擊雷破壞；閃電感應；閃電靜電感應； 閃電電磁感應；閃電電涌侵入的破壞。

針對雷電的危害，我們認為防雷必須是全面的。主要包括以下六方面：控制雷擊點（采用大保護范圍的避雷針）；安全引導雷電流入地網；完善的低阻地網；消除地面回路；電源的浪涌沖擊防護；信號及數據線的瞬變保護。

1.雷電防護設計

1.1雷電防護設計方法

1.1.1外部防雷措施

建筑物本身的防雷，按照國家標準[1]GB50057-2010（建筑物防雷設計規(guī)范）的要求，該業(yè)務技術大樓為第幾類防雷建筑物，防護10/350μs直擊雷首次雷電流為150KA。所以，必須建設防雷設施，設計由避雷網（帶）、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎的鋼筋網與屋面板鋼筋等應構成一個整體，形成了一個稀疏的法拉第籠。天線的防雷，主要通過可靠接地、安裝直擊雷防護裝置。

1.1.2內部防雷

（1）接地系統：建筑物內電子設備的信號接地、邏輯接地、功率接地、屏蔽接地和保護接地一般合用一個接地系統，與主筋相連，采用埋地鎧裝電纜，金屬管接地。電纜屏蔽層必須接地。為了避免產生干擾電流，信號電纜和1MHz及以下的低頻電纜應按一點接地。對于1MHz以上的電纜，為了保證屏蔽層為地電位，應采用多點接地方式。

接地電阻值的確定，首先要考慮的是防雷防靜電接地對接地沖擊電阻的要求，同時要考慮大樓內各種設備的穩(wěn)定運行，避免接入接地系統的設備受外界干擾，防止對電氣參數敏感的設備出現性能上的不穩(wěn)定，綜合各種因素決定接地電阻值≤1歐姆。

（2）等電位連接系統：就建筑物而言，這時可以以地梁或環(huán)型基礎主鋼筋作為總等電位連接帶（設引出端子）。按照GB50057-2010的規(guī)定，當外來導電物在不同地點進入建筑物時，宜設若干等電位連接帶，并應將其就近連到環(huán)型接地體、內部環(huán)型導體或此類鋼筋上，對于埋地進入建筑物的外來導電物，實質上等同于以地梁或環(huán)型基礎主鋼筋作為總等電位連接帶。

1.2綜合布線系統[2]

綜合布線系統包括六個子系統：工作區(qū)子系統，水平子系統，管理區(qū)子系統，垂直主干線子系統，設備間子系統建筑群子系統。為現代智能建筑它是一個綜合性很強的集合體。為了不至于線路間的相互干擾而影響正常工作，各種線路應保持相應的距離，在不能保證距離時，必須有分別的屏蔽措施。同時要注意電源線路及其它的外引通信線路，會在雷擊發(fā)生時由引入的雷電電磁脈沖說做成的干擾。

1.3供配電系統的防雷

由于供電系統復雜，線路四通八達，極易遭雷擊。供電系統的內、外部浪涌會對一些敏感的電子設備造成損壞，即使是很窄的過電壓沖擊也會造成設備的電源部分或整個電子設備的破壞?，F場的電源一般有監(jiān)控中心的電源系統供給，因此供電線路較長，所以此段線路感應的雷電流可能會造成對前端設備監(jiān)控中心的設備造成沖擊，因此需要在監(jiān)控中心的總供電輸出端和現場設備的供電端安裝電源SPD。

1.4弱電系統的防雷

計算機網絡系統的防雷保護包括機房、機房內電源、信號線。由交流電源供電線路入侵，相線與零線之間、相線與地線之間、相線與相線之間、零線與地線之間產生雷電過電壓，在220/380伏電源線上出現的雷電過電壓平均可達數萬伏，對計算機及網絡系統可造成毀滅性（無可修復性）打擊；由計算機其他線路入侵；地電位反擊電壓通過接地體入侵。通信機房的防雷對象主要有網絡設備、通信設備、自動化設備、相關的電源等附屬設備及其相互傳輸各類信號的線纜。程控交換系統：天饋系統主要是指收發(fā)信天線和連接天線與收發(fā)信機的傳輸線，一般均應由天線、饋線、天線塔等幾個要素構成。天饋系統的防雷主要使天線處在避雷針的保護范圍之內；選用合適的SPD使得天饋系統安全工作。

2.防雷設計方案

2.1外部防雷

大樓屋面一般采用避雷帶和避雷短針相結合保護，屋頂避雷帶部分采用Ф10圓鋼暗敷，部分采用Ф12鍍鋅圓鋼暗敷，沿女兒墻及屋面不大于10×10m的網格敷設，女兒墻避雷帶支架高出頂面0.1m，支架間距為1m，轉角處間距為0.5m，網格支架間距為2m。自45m以上每層利用圈梁內兩根主筋焊接成環(huán)狀作為防雷電側擊避雷帶。

防雷接地引下線利用柱內二根以上主筋，，并預留接地電阻測試點，采用避雷針或網通過全部立柱基礎的鋼筋（單獨的引下線）作為接地體，將強大的雷電流引入大地，其接地電阻不應大于1歐姆。避雷針、引下線與接地級各連接處應可靠跨焊。

2.2內部防雷

2.2.1接地保護系統[3]

智能建筑采用TN-S系統供電[4]。變配電所、消防控制室、信息機房、電話總機房、閉路電視機房、廣播機房、BA機房、電梯機房等均利用基礎鋼筋作為共用接地極，電器設備的工作接地及保護接地與建筑物防雷接地均利用大樓的樁基，承臺內的鋼筋及地梁內的主筋連通作為接地系統的接地裝置，接地電阻不應大于1歐姆。

2.2.2供配電系統的防雷

采用多級保護的方式進行保護。從總配電房到各樓層，機房及重點設備場所均安裝浪涌保護器。注意能量配合：第一級防護，總配電房：雷電通流量不低于60KA；第二級防護，樓層分配電箱：其雷電通流容量不低于40KA；第三級防護，機房、重要設備集中的場所。防雷插座：重要設備前端。

2.2.3弱電系統的防雷

計算機網絡系統的防雷保護：根據該大樓的具體情況，選擇網絡信號避雷器；網絡機房：網絡端口（服務器、交換機）；終端設備網絡端口（服務器、重要PC機）。通信機房的雷電防護350M集群通信（天線端（高頻頭）、天饋線在通訊機房的設備入戶端），程控交換機（與電信為光纜，可以不考慮。如為電纜，則應在通信總線入戶端安裝SPD）（配線架安裝SPD），在值班室等重要話機前端安裝SPD。

3.結束語

建筑物其安全要求相對較高，而據統計雷電和過電壓破壞的比例呈不斷上升的趨勢[5]，對人、設備和網絡的安全都要注重，否則會造成很大的經濟損失和人員傷亡。本文主要介紹了在智能建筑與雷電防護的結合方面，在外部設施及其各個系統中，應用不同的防雷方案以起到對設備的相應保護，從評估到設計、施工再到應用，建筑物雷電防護都是不可忽視的重要安全保障。各個系統設備的電器保護也極為重要，我們在做好防雷保護安裝工作后，還要實時監(jiān)控各設備的運行情況，尤其是雷雨季節(jié)前應對接地系統進行檢查和維護。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常，必要時應挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，測量其接地電阻的大小，如果發(fā)現問題應及時處理，總之智能樓宇的防雷保護不容忽視。

【參考文獻】

[1]GB50057-2010，建筑物防雷設計規(guī)范（2011年版）[S].

[2]劉國林.綜合布線系統工程設計（修訂版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[3]GB50343-2004，電子信息系統防雷設計規(guī)范[S].

[4]GB14050-93，系統接地的形式及安全技術要求[S].