超高商業(yè)大廈內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的研究與分析

李承昊　王悅　馬曉晨　張黎黎

摘 要：該文對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以沈陽某超高商業(yè)大廈的建筑用途、建筑電氣系統(tǒng)特征、操作環(huán)境等綜合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析該建筑遭直接雷擊時(shí)流過引下線的雷電流及其周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度，并研究采用不同材質(zhì)屏蔽網(wǎng)格時(shí)，不同屏蔽網(wǎng)格尺寸下電子設(shè)備距離屏蔽網(wǎng)格的安全距離，以期對(duì)超高建筑的機(jī)房及監(jiān)控室設(shè)計(jì)、變電室選址等工作提供參考意見。

關(guān)鍵詞：超高層 磁場(chǎng)強(qiáng)度 屏蔽網(wǎng)格 安全距離

中圖分類號(hào)：TU758.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（c）-0044-02

Abstract： In this paper，the national standards，a high commercial building in shenyang construction purpose，building electrical system characteristics，operating environment and other comprehensive data as the foundation，analysis of the building when the direct lightning strike through the downlead of lightning current and the magnetic field strength around，and adopt the different material shielding grid，the electronic equipment under different shielding grid size from the safe distance of shielding grid，in order to ultra-high buildings room and control room for reference to design，the location of the substation room etc.

Key Words： Tall magnetic field intensity； Shielding grid； Safe distance

1 項(xiàng)目基本信息分析

該工程的建筑防雷，按二類防雷建筑物考慮。防雷分區(qū)：外墻金屬框架外部為防雷分區(qū)的LPZ0區(qū)，其中處于接閃器保護(hù)范圍以外的為L(zhǎng)PZ0A區(qū)，處于接閃器保護(hù)范圍以內(nèi)的為L(zhǎng)PZ0B區(qū)；玻璃幕墻、鋁合金窗、鋼筋混凝土構(gòu)成格柵形大空間屏蔽體內(nèi)部為防雷分區(qū)的LPZ1區(qū)；如果內(nèi)部在房間或設(shè)備外加裝屏蔽體，屏蔽體內(nèi)部構(gòu)成防雷分區(qū)的LPZ2區(qū)，以此類推。

依據(jù)規(guī)范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，針對(duì)以下兩種情況：（1）直接雷擊；（2）鄰近雷擊，估算建筑物內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2 建筑內(nèi)部空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度

根據(jù)規(guī)范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，以下主要估算建筑物內(nèi)部空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

沈陽恒隆市府廣場(chǎng)1A期辦公樓1座利用建筑物柱內(nèi)兩根主筋（不小于D16）上下焊通，作為引下線，引下線為18根（按周長(zhǎng)除以基礎(chǔ)網(wǎng)格尺寸計(jì)算）。當(dāng)其遭受直接雷擊時(shí)，依據(jù)GB50057-2010和IEC61024-1-2可按如下方法估算引下線分流系數(shù)：

頂1層、頂2層、頂3層、頂4層、頂n層（n>4）分流系數(shù)：

根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)可知：環(huán)之間的距離h為樓層高度（4.2 m），Cs與Cd應(yīng)取建筑物引下線間距的最小值（8 m）和最大值（12 m）分別代入計(jì)算。

則建筑物遭受直接雷擊時(shí)，根據(jù)雷電流在引下線中的分流情況，可計(jì)算出在不同樓層高度流經(jīng)每條引下線的最大電流強(qiáng)度，并估算出引下線附近的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度（見表1）。估算公式參考無限長(zhǎng)載流導(dǎo)體磁場(chǎng)強(qiáng)度公式：

引下線中的分雷電流強(qiáng)度（A）；

所考慮點(diǎn)至引下線的水平距離（m）。

首次雷擊時(shí)，雷電流強(qiáng)度遠(yuǎn)大于后續(xù)雷擊時(shí)的雷電流強(qiáng)度，因此，以下估算均討論首次雷擊的情形。

根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》（GB/T2887-2000），要求機(jī)房?jī)?nèi)磁場(chǎng)干擾強(qiáng)度不大于800 A/m?？紤]最惡劣的情況，并兼顧實(shí)用性，根據(jù)被考慮點(diǎn)距離引下線的不同距離（典型值1～5 m），表1選取2個(gè)典型雷電流強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其中150 kA為規(guī)范值，從表1可知，當(dāng)雷電流為150 kA時(shí)，在頂2層時(shí)距雷擊點(diǎn)5 m及以上，在頂3層時(shí)距雷擊點(diǎn)3 m及以上，在頂4層及以下樓層距雷擊點(diǎn)2 m及以上時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度才在安全范圍內(nèi)。

3 屏蔽網(wǎng)格尺寸與安全距離的關(guān)系

如果處于建筑物內(nèi)部的機(jī)房離引下線距離太近，其內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度超過800 A/m時(shí)，需在機(jī)房四周加裝六面體金屬屏蔽網(wǎng)格，使機(jī)房?jī)?nèi)部形成防雷分區(qū)的LPZ2區(qū)，加裝的屏蔽網(wǎng)格必須使機(jī)房?jī)?nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足低于800 A/m的要求，并且在盡可能的條件下，越低越好。機(jī)房屏蔽網(wǎng)格所需的屏蔽系數(shù)SF可用下式估算：

LPZ1區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，即建筑物內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度；

LPZ2區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，即加裝屏蔽網(wǎng)格內(nèi)部上限值為800A/m，這里取800A/m進(jìn)行估算；

依據(jù)GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，計(jì)算所需的屏蔽系數(shù)Kc及相應(yīng)的屏蔽網(wǎng)格寬度W。

根據(jù)被考慮點(diǎn)距離引下線的不同距離（典型值1～5 m），表2不僅估算出該點(diǎn)處所需的屏蔽網(wǎng)格寬度，還給出了屏蔽網(wǎng)格內(nèi)部對(duì)應(yīng)的安全距離。150 kA和10 kA代表兩個(gè)典型雷電流強(qiáng)度值。

4 結(jié)語

計(jì)算表格中雷電流強(qiáng)度均為首次雷擊的雷電流強(qiáng)度，網(wǎng)格寬度和安全距離是按照屏蔽材料為鋼、銅或鋁來進(jìn)行計(jì)算，材料截面積為50 mm2，根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》GB/T2887-2000，要求機(jī)房?jī)?nèi)磁場(chǎng)干擾場(chǎng)強(qiáng)不大于800 A/m，表格中計(jì)算的所有屏蔽網(wǎng)格寬度和安全距離均依照屏蔽后的場(chǎng)強(qiáng)為800 A/m計(jì)算得出，設(shè)計(jì)機(jī)房的屏蔽網(wǎng)格時(shí)，為安全起見，應(yīng)當(dāng)選用小于表2中的屏蔽網(wǎng)格寬度。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李承昊.智能建筑的幾種有效防雷接地技術(shù)措施[J].科技資訊，2016，14（10）：24-26.