智能建筑防雷工程设计探究工程建设与设计

王晶

【摘  要】在21世纪，国家大力支持智能建筑事业的发展。随着信息化技术的普及，建筑物内各种信息系统对雷电的敏感程度要求也越来越高，由于雷电本身选择时有很多的不确定性，因此对智能建筑的雷电防护显得越来越重要。内部很多的信息系统：监控设备、消防设备、门禁设备、楼宇自动化等都受到防雷部门的重视。

【关键词】智能建筑;防雷工程;设计

引言

雷电是一种大气自然现象，发生在强对流天气中，电荷在雷雨云中积累并形成极性，造成强烈瞬间的放电现象。我国雷电的分布特点有几种，夏季的雷电多于春秋季，南方的雷电多于北方，陆地的雷电多于海洋，山区的雷电多于平原。其强大的电流，炙热的高温，猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应能在瞬间产生巨大的破坏力，常常导致人员伤亡，击毁建筑等，威胁人们的生命和财产安全。雷击分为直接雷击和感应雷击。直击雷是人可以看见，听到的，它是直接击中大地上的各类物体，产生威力巨大的电效应、热效应和机械力，造成放电通道上的建筑物、输电线、人、畜等的破坏和伤亡。而感应雷则悄悄发生，不容易被人所察觉，后果也比较严重，它是源于电流的静电感应和电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，比如管道、电线等物质感应出与雷雨云电荷相反的电荷，造成金属部件间的一种放电的现象，其主要通过电源线、天线、信号线进入室内造成用电设备的损坏或工作人员的伤亡。雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一，被称为“电子时代的一大公害”。

1层智能建筑防雷等级的划分

建筑防雷是按照GB50057-2010规范进行的，通过对《民用建筑电气的设计分析》，对建筑物的使用情况分析的基础上，预测雷击后造成的不良后果，制定防雷的等级，将建筑物的防雷等级分成三级。

2智能建筑防雷工程设计策略

2.1直击雷保护

2.1.1接闪器

建筑物接闪器宜采用接闪杆、接闪带两者混合的方式，但应符合规范要求。接闪带采用直径10mm的镀锌圆钢，用间距1.0m、高0.2m的支持卡固定，接闪带敷设在建筑物四个角处，在四个角处可以设置直径12mm的接闪短针，加设针体长0.5m的接闪短针，材料采用镀锌圆钢制作。

2.1.2引下线

智能建筑物的引下线布设可以参考一般建筑物对引下线的布置要求，外窗金属部分与建筑物内柱内主筋相连接，应用建筑物柱内主筋直接作为雷电上接接闪器，下接接地装置的传导工具。其它建筑物外和内的金属部分原则上都要连接在一起，构成等电位的状况。

2.1.3接地装置

接地装置优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋，能用自然接地体的优先采用，例如：金属管道，线缆，如果受地理、地质、自然环境的限制，应当布设进人工接地装置，垂直和水平配合使用。用40mm×4mm镀锌扁钢直接敷设在槽坑外沿，形成环形接地。环形接地装置具有省材料、散流好、价格便宜等优点，因此在这类建筑物中值得推荐。利用建筑物的基础作接地装置，具有经济和有利于雷电流散流及使用寿命长的优点。现在都采用的是共用接地装置系统：直流接地、交流接地、工作接地、防雷接地、防静电接地等采用一个有效地表示，通过测量其接地电阻值完成。

2.2感应雷保护

计算机、电子设备以及视频监控等系统遭受到的雷击事故的大部分原因都是来源于雷电过电压侵入供电线路。一般来说，变压器或者UPS不能够有效的将雷电的过电压消除，所以如果要将过电压的水平降至到电子系统设备能够承受的范围，根据IEC61312的原则，就应该在通信、计算机和各类电子系统的供电线路上设置多级防雷保护系统。综合考虑施工难度和经济原因，大楼采用三级防护措施。依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB5050343-2012）第4.3条按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级，例如某建筑物电子信息系统雷电防护等级属于B级。因此，电源线路雷电过电压防护浪涌保护器放电电流选型参数必须符合：电源线路第一级防护标称放电电流（8/20μs）≥60kA;电源线路第二级防护标称放电电流（8/20μs）≥40kA;电源线路第三级防护标称放电电流（8/20μs）≥20kA。

在低压配电供电线路的总进线（配电室总开关）位置安装一级浪涌保护器LTB-1003CX（Imax=100KA），作为第一级防护措施。各楼层分配电源箱处装设浪涌保护器LTB0403C（Imax=40KA），作为第二级防护措施。

办公楼一楼计算机中心所有用电设备，包括计算机、服务器、路由器、交换机等的电源插座更换成电涌保护插座，办公楼计算机中心供电线路雷电过电压划分为第三级防护措施，对末端用电设备需精细防护。计算机中心的网络交换机信号进出线端使用网络交换机浪涌保护器，监控室的视频信号进出线端使用视频信号浪涌保护器，在云台控制线前端安装单口云台控制线防雷器。

2.3雷电波侵入防护

当雷击发生后，周围的空气中就会带有强烈的电磁场，这些电磁场以电磁波的形式会沿着金属设备进入到室内，对人们的安全造成隐患，所以，在高层建筑中金属管理应该确保是接地的，在电力进入到建筑物后，通信线路应该采用屏蔽的方式防止金属管道进入到室内，在电缆的屏蔽层，应该做好接地的处理，在建筑物的外部，各类电气设备也应该做好地接处理，大型的金属设备应该做好接地处理。在高层建筑中一般都是采用高压线路直接引入的方式，这种方式中一般在室内都是采用变压供电的，在設备大量的使用电子设备，如计算机系统等，这些设备都应该进行接地处理。变压器的高低压两侧都应该安装阀型的电源，防止雷电的侵入。在电源线路的运用中应该做好相关的雷击风险评估工作，防止雷击造成不良的影响。对于通信设备应该进行防范处理，线路的安装应该是符合要求的。

3注意事项

（1）在工程设计初期，应根据建筑物所处的环境及地理位置和相关的防雷规范要求，来提出相应合理的防雷技术措施。

（2）施工前，技术员应对电焊工人进行技术、质量和安全交底，明确焊接部位、焊接材料以及焊接的质量要求。

（3）为了消除雷电击干扰，最有效的方法是将引下线与各层楼板钢筋相连。

（4）施工人员应根据基础接地图和接地点，对伸缩缝处基础钢筋是否跨接连通进行逐一检查。

（5）当柱内钢筋直径<16mm时，采用柱内四根钢筋作为引下线;当柱内钢筋直径≥16mm时，采用两根钢筋做为接地系统的引下线。

（6）设计过程中，在综合考虑如何降低室内感应磁场和引下线电位两个因素的前提下，对接地电阻值进行选型。

（7）为防止电气线路及设备产生过高的电流与电压，即电涌电压电流。高层建筑内部防雷设计通常采取线路屏蔽与接地等措施。实际施工中，通常可采用的导线有控制电缆、同轴屏蔽电缆、屏蔽双绞线等。

结语

总之，智能住宅小区防雷工程是一项复杂的综合工程，实际工程设计和施工过程中，在防雷结构方案的优化，技术参数的确定，防雷产品的选型，施工材料的选取，施工工艺考究，防雷器安装技巧等方面都值得我们深入的研究和探讨，每一个建筑都不同，主要通过实际的勘测和现场查看，得出结论为：进线方式不同，设备安装位置不同，保护器件安放位置不同，设备型号不同等，在今后的学习和工作中仍需进一步深化。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.

[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012.

[3]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计.气象出版社，2004.

[4]于影超.民用建筑防雷技术设计要点.

（作者单位：特变电工国际工程有限公司）