智能建筑物的防雷保護與設(shè)計探討

崔一民　吳海婷　李翠琴

【摘要】 本文根據(jù)智能建筑物防雷設(shè)計原則、設(shè)計依據(jù)、設(shè)計思路對其防雷保護措施進行分析，應(yīng)從外部防雷、弱電防護、強電保護等方面充分考慮屏蔽、等電位連接、共用接地、合理布線、裝設(shè)電涌保護器等，重點加強室內(nèi)弱電子設(shè)備系統(tǒng)防雷電感應(yīng)措施，避免和降低智能建筑物遭受雷擊災(zāi)害。

【關(guān)鍵詞】 智能建筑物；防雷設(shè)計；直擊雷防護；弱電系統(tǒng)

引言

隨著經(jīng)濟水平的提升及科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代智能化建筑越來越多，建筑物內(nèi)部的電子設(shè)備也越來越多樣化，這些樓宇自控系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線及通訊系統(tǒng)、門禁及保安報警系統(tǒng)等微電子設(shè)備耐過電壓等級低、防干擾要求高，極易遭受雷擊產(chǎn)生的雷電波入侵危害，雷電災(zāi)害頻發(fā)。我國每年因建筑物內(nèi)弱電設(shè)備遭受雷擊破壞的事件時有發(fā)生，而且損失巨大。而防雷工程屬多學(xué)科、跨部門復(fù)雜系統(tǒng)工程，必須采取綜合治理、系統(tǒng)防護措施，嚴格遵循防雷規(guī)范規(guī)定，加強各設(shè)備系統(tǒng)的單獨防護和綜合設(shè)計，實現(xiàn)防雷工程的科學(xué)化、實用化和經(jīng)濟化。

1.智能建筑物防雷設(shè)計

1.1 防雷設(shè)計原則

①智能建筑物防雷設(shè)計以預(yù)防為主、安全第一為指導(dǎo)方針，遵循綜合防雷系統(tǒng)要求，在設(shè)計前對現(xiàn)場雷電環(huán)境進行調(diào)查評估，確保防雷設(shè)計的合理性、科學(xué)性和實用性。

②根據(jù)智能建筑物所在區(qū)域雷電活動規(guī)律、周圍環(huán)境因素和建筑內(nèi)放置的電氣設(shè)備等重要性以及遭受雷擊后果的嚴重程度，分別對其采取相應(yīng)的雷電防護設(shè)計。

③應(yīng)參照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，堅持全面規(guī)劃、綜合防治、優(yōu)化設(shè)計、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的設(shè)計原則對智能建筑物進行綜合防雷設(shè)計，加強建筑物外部防雷，并針對建筑物內(nèi)微電子設(shè)備進行直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、共用接地系統(tǒng)及安裝電涌保護器等綜合防雷措施，并根據(jù)微電子設(shè)備系統(tǒng)對雷電電磁脈沖抗擾度采取不同的防護措施，放置于不同的雷電防護區(qū)內(nèi)。

1.2 防雷設(shè)計依據(jù)

防雷設(shè)計依據(jù)為：《建筑物防雷規(guī)范》GB50057-94、《電子設(shè)備雷擊保護導(dǎo)則》GB7450-87、《計算機房防雷設(shè)計規(guī)范》GB50174-93、《計算機站場安全要求》GB9361-88、《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》GA173-1998、《電信專用房屋設(shè)計規(guī)范》YD5003-94、《移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》YD5068-98、《工業(yè)與民用電力裝置的過電壓保護設(shè)計規(guī)范》GB64-83、《雷電電磁脈沖的防護》IEC1312、國家標準《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》GB50169-92等。

1.3 防雷設(shè)計思路

要重點對屋頂作直擊雷防護以及建筑物內(nèi)機房進行感應(yīng)雷防護；綜合考慮建筑物內(nèi)部整個供電系統(tǒng)雷電感應(yīng)防護措施及等電位連接及接地系統(tǒng)等。

2.智能建筑物雷電防護措施

2.1 外部防雷

智能建筑物外部防雷主要為直擊雷和側(cè)擊雷防護，包括接閃裝置、均壓環(huán)、引下線和接地裝置。其中接閃裝置可為避雷針、帶、網(wǎng)，整個建筑屋面組成≤5m×5m的避雷網(wǎng)格，并增加天面預(yù)留接地端子數(shù)量；較高智能建筑物由于引下線較長，可將每層建筑外圈梁鋼筋及適當內(nèi)圈梁鋼筋焊接連通形成均壓環(huán)，然后與引下線連接，這樣可減小引下線電感，分流并降低反擊電壓；引下線是用于連接接閃裝置和接地裝置，在設(shè)置引下線時，可盡量采用建筑物外墻柱筋作為引下線；應(yīng)根據(jù)建筑物所處地理位置的土質(zhì)情況、土壤電阻率，增設(shè)建筑物樁筋、承臺鋼筋、地梁梁筋接地體，確保接地裝置均勻分布。

2.2 弱電防護

雷電擊中建筑物后，約有一半以上的雷電流擊中接閃器后沿敷設(shè)的引下線經(jīng)接地裝置泄入大地，而一部分頻率成分復(fù)雜的雷電流在快速流經(jīng)引下線時感應(yīng)出強電磁場，直接危害電氣設(shè)備及人員安全。雷電波及雷電電磁脈沖防護已成為智能建筑物防雷保護的重點，主要采取安裝電涌保護器及等電位連接措施。

①電源系統(tǒng)防護。為將供電線路電壓限制在安全水平范圍內(nèi)，應(yīng)在線路上安裝電涌保護器，通常分為三級防護：其中I級電涌保護器可將雷擊產(chǎn)生的過電流在瞬間泄放入大地，使瞬間過電壓限制在2.5KV以下；II級電涌保護器可進一步限制I級電涌保護器泄放電流后的剩余殘壓，控制瞬間電壓在1.8KV以下，用于建筑室內(nèi)一般用電設(shè)備的安全防雷；III級電涌保護器用于服務(wù)器、交換機等重要設(shè)備，裝設(shè)在其前端，起到精細保護和抑制噪聲作用，并進一步將殘壓限制在0.9KV以下，而且還能吸收非雷擊操作產(chǎn)生的過電壓。

②通信線路防護。建筑物弱電防雷保護中，通信線路電涌保護器選型和安裝較為復(fù)雜，也極易發(fā)生故障，發(fā)生雷擊時即使未出現(xiàn)雷電波入侵，也可能因設(shè)計失誤或型號選取不當?shù)仍斐煞雷o失效、數(shù)據(jù)包丟失甚至是通信中斷。在進行通信線路電涌保護器選擇、安裝時首先要詳細了解相關(guān)設(shè)備，按照通信線路、通信接口、供電方式、工作頻率、帶寬等要求選擇相應(yīng)速度快、通流量大、頻帶寬、插入損耗小的電涌保護器。

③屏蔽、接地、等電位連接及綜合布線。進出建筑物室內(nèi)的電源線、信號線應(yīng)置于屏蔽槽內(nèi)，然后將屏蔽槽兩端接地，并要求各線纜屏蔽層兩端需同時接地，如果系統(tǒng)要求應(yīng)單端接地，就必須作二次屏蔽處理。為減小防雷保護區(qū)內(nèi)各金屬物、系統(tǒng)之間電位差，可參照相關(guān)標準，將防雷保護地、防靜電地、電氣設(shè)備工作地等進行等電位連接，機房門窗、設(shè)備金屬外殼、等電位連接端子盒和防雷保護區(qū)內(nèi)所有金屬物及設(shè)備系統(tǒng)均應(yīng)就近連接等電位連接帶（網(wǎng)），使機房內(nèi)各接地線之間的電位達到均衡，及時將積聚在地板表面及電氣設(shè)備外殼上的靜電電荷泄流入地。

2.3 強電保護

①高壓電纜接入點和室內(nèi)變壓器高壓側(cè)需安裝防雷器，而且低壓側(cè)也應(yīng)裝設(shè)必要的防雷器，分別在各樓層分配電間、計算機房、閉路電視監(jiān)控間、消防監(jiān)控間等弱電設(shè)備機房設(shè)計安裝第II級、III級電涌保護器。

②要求必須將各高低壓電纜線路金屬保護層于配電主干線進、出線處與接地端子進行連接，采用4mm?的多股銅線作為干線電纜屏蔽層，連接至接地匯流排，同時必須保證電纜屏蔽層電氣通路。非屏蔽干線電纜線路需敷設(shè)金屬線槽或穿金屬管，金屬線槽或金屬管接頭處要進行牢固連接，以保證電氣連通，而且電纜線路經(jīng)過配線間時必須采用6mm?辮式銅帶與接地裝置相連。

③市電主接地網(wǎng)應(yīng)通過采用 16鍍鋅圓鋼的接地母線，與智能建筑物接地網(wǎng)變配電間接地母線作必要的焊接連通。

3.防雷裝置日常維護及檢測

新建、改建或擴建智能建筑物防雷工程應(yīng)按照文件規(guī)定獲得氣象部門的行政許可，經(jīng)防雷中心技術(shù)評價后，由具有防雷施工資質(zhì)的防雷機構(gòu)進行設(shè)計施工，最后由防雷檢測機構(gòu)進行檢測，合格后才能投入使用；建筑物內(nèi)信息系統(tǒng)建設(shè)前，應(yīng)提前或同步開展防雷系統(tǒng)建設(shè)。智能建筑物所在小區(qū)或物業(yè)管理部門應(yīng)安排雷電災(zāi)害防御責任人，專門負責防雷裝置日常維護及報檢工作，定期或不定期檢查安裝強、弱電電涌保護器運行情況，發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時向防雷施工部門上報進行更換。每年雷雨季來臨前，由氣象部門防雷檢測機構(gòu)定期進行防雷檢測，對防雷裝置是否符合國家規(guī)范要求進行評估。發(fā)生雷擊事故后，要及時、如實的上報氣象主管部門，開展災(zāi)情調(diào)查、分析、處理及評估，避免再次遭受雷擊。

參考文獻

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[2] 朱文超，甘曉英，劉艷輝. 智能建筑物防雷設(shè)計與施工[J]. 科技與生活，2011（15）