雷电防护技术在智能建筑中的应用

黄雷 伍肇雄

摘 要：随着科学技术水平的快速发展，雷电对智能建筑物的危害程度逐渐加深，在造成巨大经济损失的同时，还会危机生命，严重影响着人们日常生活的进行。本文分别从智能建筑物外部防雷和内部防雷两个方面对雷电防护技术在智能建筑物的应用进行了分析，以确保建筑物和人们生命财产安全。

关键词：外部防雷；内部防雷；智能建筑；应用

雷电在雷暴中产生，而雷暴天气在形成的过程中往往需要伴随强对流天气，是由大气环流和当地气象因素共同决定。雷暴是积雨云中云与云之间或者云与大地之间产生的一种放电现象，同時伴有火花放电，一旦有巨大的电流通过时，会使空气急速膨胀进而产生巨大的响声，也是人们熟悉的雷电。雷电是一种破坏力极大的自然现象，其产生的电压高达数百万伏，瞬间电流则达到数十万安培。全世界每年因雷电灾害造成的损失巨大，因此雷电灾害已经成为联合国公布的十种最严重的自然灾害之一。近些年来，智能建筑物如雨后春笋般开始大量涌现，智能建筑物内包含有很多微电子设备、计算机和网络系统，自身的耐低压和防干扰的能力都相对较低，很容易受到雷电的危害。雷击发生时，雷电中的强雷电流将会通过电话线、金属管道、输电电缆、通信线缆等进入到室内，电磁感应现象则会危害计算机网络、工业控制系统以及通讯设备等的安全。为了确保智能建筑物安全，做好雷电防护刻不容缓。

1 智能建筑物外部防雷设计

1.1 接闪器

为了确保智能建筑物内部设备安全，智能建筑物外部主要是通过雷电接闪系统来预防直接雷击。接闪器是由接闪带（线）、接闪网、接闪杆、金属构件和金属屋面等组成。接闪杆可以将雷电中的雷电流引向自身而确保保护区内保护对象安全，为了避免保护对象遭受雷击，应保证接闪杆的高度适宜，接闪杆高度增加后，自身遭受雷击的概率也会提升。在防护直击雷时尽量选用接闪网或接闪带，采用接闪杆时应选用短针多针保护，以降低被雷电击中的概率。当前，具有气隙放电、降低阻抗限流等的接闪杆得到了应用，可以有效减少地电位反击和二次感应雷击的危害。应始终确保建筑物顶部的金属设备和金属构件均在避雷装置的保护范围内，若不在，应对接闪器进行等电位连接；应保证被保护设备与避雷装置间的距离在规定范围内；若智能建筑物是第二、三类防雷建筑物，可以直接选用金属屋面作为接闪器；若屋面的钢板厚度不足0.5mm，应新增其它防雷装置。

1.2 引下线

连接接闪器与接地装置间的金属导体是引下线，其作用是将接闪器接闪的雷电流安全的引导入地。引下线直径和数量直接对雷电流分流效果产生影响，引下线数量越多，通过每根引下线上的电流就会减少，引下线之间的感应范围和强度均会降低。为了降低雷电对智能建筑物的危害，在确保引下线间距同规定要求相符的基础上，可以适当增加引下线数量。若智能建筑物是钢筋混凝土结构可以选择钢筋作为引下线，在节约资源的同时，还能提升防雷效果。可以选择智能建筑物内的钢筋、钢梁、钢柱等金属构件或幕墙的金属立柱作为引下线，应保证各个部件间的电气连通。

1.3 接地

不管是何种类型的建筑物，接地设计在供电系统中均占据重要地位，直接对供电系统的安全性和可靠性产生影响。智能建筑物内部安装有很多自动化设备，在电源和接地中应考虑电磁兼容和过电压保护。接地系统的主要作用是将雷电中的雷电流泄放进入大地。接地主要有共用接地和独立接地，后者不利于过电压保护。接地装置的设计应优先选用建筑物自然接地体，一旦建筑物自然接地体达不到要求应增设人工接地体。当前，人们大都选用共用接地系统，也就是将防雷接地、电源工作接地、电子设备信号接地及各种装置的外壳均接入到建筑物基础或室外接地装置上。假如在弱电设备处不存在共用接地，应单独设置接地体。

2 智能建筑物内部防雷设计

除了做好智能建筑物外部防雷外，还要做好内部防雷。内部防雷主要包括有防雷电感应、防雷电反击、防雷电高电位入侵。智能建筑物内部防雷技术主要有：屏蔽、等电位连接、合理布线和安装浪涌保护器。

2.1 屏蔽

在智能建筑物雷电防护中，屏蔽也是重要的防雷技术之一。对智能建筑物的电气线路和电子设备进行合理屏蔽可以有效防止雷电电磁干扰。通常情况下，建筑物内的电气主干线大都是沿着建筑物的电气竖井进行敷设，应尽量远离引下线主筋位置。做好穿线钢管、金属线槽与各楼层等电位连接板、接地母线之间的连接。做好配电线路、配电设备等的防雷电波侵入，线路穿管配电盘后应穿钢管，分别将钢管两端与配电盘外壳和用电设备外壳相连，并与最近的建筑物钢筋连接。将过电压保护器设置在配电盘内的开关电源和外壳之间。

2.2 等电位连接

等电位连接是确保建筑物内各个部位的电位相等，避免建筑物内产生反击电压和危害人身安全的接触电压，同时还有能效避免雷电电磁脉冲。可以选用建筑物内部或其上的金属部件进行连接，组成网格状的低阻抗等电位连接网络，并与接地装置构成接地系统。将建筑物的接闪装置分别与梁、板、柱和基础内钢筋进行可靠的焊接，将建筑物内各种设备金属外壳和金属管线进行焊接，确保建筑内各个部件的等电位连接良好。

2.3 合理布线

为了增强智能建筑物的屏蔽可靠性水平，对电线进行穿金属管引入；在智能建筑物中心处布置主干线的垂直部分，还要确保主干线同引下线之间的距离符合规范要求，若管线线路过长，应分别做好线路两端的接地；做好天线线路和电源线路的引入；布置电子信息系统线缆时，尽量减少因线缆自身形成的电磁感应环路面积；将压敏电阻和避雷器等装置分别安装在重要线路上，以提升防雷效果。

2.4 电涌保护器

电涌保护器的主要作用是在等电位系统中连接被保护系统，确保设备各个端口的电位相等，将雷电中的雷电流泄放到大地中，降低设备端口的电位差，以确保设备安全。智能建筑物中需要安装多级浪涌保护器。分别在智能建筑物总配电连接箱和分配电柜内安装浪涌保护器，作为第一级雷电防护；在信息机房和各类控制室的配电柜内安装浪涌保护器，作为第二级雷电防护；在特殊保护仪设备终端处安装浪涌保护器，作为第三级雷电防护。应保证连接浪涌保护器和等电位连接的导线尽可能短且直，以不高于1m为宜。安装浪涌保护器时需多级配合，若存在续流，应在线路中串联退耦装置。

3 结论

智能建筑物在社会经济发展中发挥着重要作用，而雷电防护则是一个系统性工程，在确保智能建筑物安全中占据主导地位。随着人们生活水平的增强，建筑物内的电子设备越来越多，对雷电防护也提出了更高的要求，防雷人员应充分考虑智能建筑物雷击环境，严格按照防雷技术要求进行，确保智能建筑物防雷工作不断得到完善。

参考文献

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[2]瞿明，万瑞霞.智能建筑雷电防护技术的应用研究[J].智能建筑与城市信息，2015，（04）：89-91.

[3]谢力.现代建筑内的电子信息系统的雷电防护[J].电子技术与软件工程，2015（16）：124-125.

作者简介

黄雷（1991-），男，汉族，江西省高安市人，本科，助理工程师，从事雷电防御工作。