关于智能建筑防雷保护设计的探索

关于智能建筑防雷保护设计的探索

发表时间：2019-04-16T15:03:15.330Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：王波[导读] 并在实际设计和操作过程加以不断改进、完善和创新,以使智能建筑的防雷能力不断提升,建筑水平更高一步。

烟台玛斯特防雷技术有限公司山东烟台 264003 摘要：雷电灾害多发于夏季,是强对流天气灾害的一种。雷电灾害,也是目前中国十大自然灾害之一。智能建筑防雷技术越来越重要，本文对智能建筑防雷保护设计进一步探讨，更好的解决问题，以供雷电防护工作提供参考。关键词：智能建筑；防雷保护；设计引言

近年来，智能建筑方兴未艾，在其内部密集着的众多电子设备和各种计算机系统，雷电是其主要干扰源之一，由雷灾引发的各种灾害和事故呈现上升的趋势。如何对建筑物进行安全有效的防护，降低雷电的危害程度和雷灾损失，一直是国内外研究学者和工程技术人员共同关注的重大问题。

一、雷电对智能建筑的危害（1）直击雷：雷电直接击在建筑物上并产生电效应、热效应和机械效应。当建筑物的防雷装置设计不科学时,直击雷对建筑物和其内的设备等破坏和损伤是严重,尤其是雷击电磁脉冲辐射对智能建筑内的通信网络和弱电设备的干扰和损伤更为严重。（2）感应雷：感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应对被击物体的损坏。感应雷击其主要危害有：1）在雷云出现后，雷云下的建筑物由于静电感应作用而带上大量相反电荷，雷击过后，雷云所带的电荷与地很快中和，而地上某些局部上的感应电荷，由于与大地间电阻较大，而且不能在同样短的时间内相互消失，形成了局部地区高的感应电压，该电压达数十千伏至数百千伏，这样高的的电压可使接地不良的电气系统遭受破坏。由于高电位引入、反击、感应、耦合等二次效应，对电气设备及人员危害极大。

2）雷电产生电磁感应的破坏。由于雷电有极大的峰值和徒度，在其周围形成强大的变化的电磁场，处在变化电磁场中的导体会感应出较大的电压，该电压由导线可传至较远电气设备。根据美国 A/D 报告研究表明：当电磁感应强度 B 为 0.03GS 时，计算机会产生误动作，当 B 为 2.4GS 时，计算机芯片会产生永久性损坏。3）雷电产生地电位反击的破坏。智能建筑物的外部防雷系统如避雷针、避雷网等遭受雷击,在接地电阻的两端就会产生危险的过电压,由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物各种管道、电缆屏蔽管等引入设备,造成设备的损坏。

二、智能建筑的整体防雷设计要点建筑物遭受雷击时,伴随雷电流会同时产生雷电电磁脉冲,它们是雷击放电事件的不同表现形式,可一定条件下互相转换。雷电流是以“路”的形式出现,即沿建筑物的金属构架传输而雷击电磁脉冲则是以“场”的形式出现,它不仅能在建筑物内的导体回路中感应出过电压和过电流,而且也能在建筑物之间的通信线路回路中感应出过电压和过电流。雷电侵入电子设备的模型如图一所示。因此,随着智能建筑和网络通信技术的发展与应用,雷电流和LEMP成为主要的干扰源。

图一雷电侵入模型因此,对于智能建筑的防雷设计不能按照常传统的方法进行,应具有综合防护的概念,使其成为一项智能防雷工程。一方面,对建筑物本身的防护,重点是防直击雷的危害,方法主要是装设避雷针或避雷网带保护,即外部防雷另一方面,对智能建筑内部的电子设备与计算机系统,防雷的重点是感应雷的危害,方法是根据抗雷电电磁防护标准进行系统设计,分区防护,即内部防雷。虽然目前的规范和标准都认为将外部防雷措施与内部防雷措施作为整体统一考虑,就能将防雷工作做到安全可靠。

三、智能建筑防雷保护设计分析智能建筑防雷保护设计是依据《建筑物防雷设计规范》设计的。

3.1针对直击雷的防护设计主要采取在楼板、楼体结构设计上与接地装置建立完整的闭合系统。首先,在接闪装置上,要按《建筑物防雷设计规范》的要求设计避雷带、避雷网、避雷针。尽量不采用传统避雷针，根据建设需要采用带、网、优化避雷针，混合组成接闪装置并达到电气连通,网格密度最好按一类防雷标准设计。引下线要利用现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面与其各柱内钢筋焊接成闭合回路并与接地装置连接。防雷接地以建筑物基础水泥地梁钢架、承台钢筋或桩基主筋作为接地体,若接地电阻不理想进行外延敷设时应采用环形接地网。建筑内的交流工作地、保护接地、直流工作地都要与防雷接地共网,实现电气连通共地共享,防止因地电位抬升产生反击现象来破坏设备。在实际工程设计中往往将接地电阻要求在R≤1Ω，施工很难达到。在没有特殊要求下,共用接地系统的接地电阻R≤4Ω就可以了。

3.2针对感应雷击在设计上应从以下方面着力,室内的所有金属管道、设备外壳等，都要接地并与圈梁的均压环保持相连的状态,同时,均压环与引下线也要保持相连状态，超过45米、60米结构圈梁中的钢筋应每三层连成闭合回路，并应同防雷装置引下线连接。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中综合第

4.2.4第4款及第7款，第一类防雷建筑物从30米以内起每六米设一道。这样设计的目的,一是能防侧击雷,二是能把感应电荷迅速排泄入地,三是能够与建筑内的工作地、保护地、防雷地等组合形成等电位体,减少或降低因地电位抬升、金属管路间、设备间所产生的电位差,从而达到防范感应雷击现象的发生。

3.3针对雷电波侵入

雷电波入侵智能建筑的形式有两种，一种是直击雷，另一种是感应雷。一般来说，直击雷击中智能楼宇内的电子设备的可能性很小。而感应雷（即由雷闪电流产生的强大电磁场变化和导体感应出的过电压、过电流形成的雷击）一旦击中智能建筑，将造成不可估量的损失。感应雷入侵电子设备及计算机系统主要有以下三条途径：（1）雷电的地电位反击电压通过接地体入侵。（2）由交流供电电源线路入侵。（3）由通信信号线路入侵。不管是通过哪种形式，哪种途径入侵，都会使电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏或严重干扰。

(4)地电位反击电压通过接地体人侵:雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄人大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，人侵电压可高达数万伏。

3.4屏蔽保护系统

雷击电磁脉冲对电子设备的影响很大，屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。电磁干扰在空间中的传播是以电磁波的方式进行的,屏蔽技术是用来抑制电磁干扰沿空间传播，即切断辐射干扰的传播途径。其方法是用金属网、箔、管等导体把需要保护（接入智能系统的金属线路）的对象包围起来，再将金属管道可靠接地，阻隔闪电的脉冲电磁场入侵的通道，将进入智能建筑内部系统的金属线路和雷电产生的磁场隔离开，使耦合到电路的电磁场被衰减。结束语

电气工程设计人员应该根据具体情况采取综合治理的防雷设计举措,并在实际设计和操作过程加以不断改进、完善和创新,以使智能建筑的防雷能力不断提升,建筑水平更高一步。

参考文献

[1]李景禄著.现代防雷技术,[J].水利水电出版社,2009．

[2]杨绍胤主编.智能建筑工程及其设计[J].,电子工业出版社,2009．

[3]王春香，智能建筑防雷保护设计浅析[J].科技与企业,2013.