浅谈智能建筑防雷击工程技术

来源:用户上传      作者: 曾远峰

　　当人类社会进入电子信息时代后，随之产生的智能建筑中安装了通信、计算机等大量的电子设备并形成智能系统，称之为智能建筑。智能建筑主要包括通讯网络系统、信息网络系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、综合布线系统、火灾自动报警及消防联动系统等。这些系统中采用了大量的计算机及微电子设备，通过遍布整个建筑物的探测器、控制器、网络设备、机柜等为用户提供服务。由于智能建筑中的计算机及微电子设备功率小、工作电压低、绝缘程度不高，过电压承受能力差，抗干扰、抗电涌的能力较弱等特点，一旦遭雷电干扰，不但会损坏系统中价格昂贵的设备，而且极有可能使整个系统的运行瘫痪，造成巨大的经济损失。因此，熟悉雷电，掌握建筑智能设备及其系统对雷电侵袭的防护技术尤显重要。
　　
　　一、雷电作用的种类
　　
　　雷电侵袭智能系统的形式主要有直接雷击、侧向雷击、雷电感应、雷电波侵入，此外还有雷击电磁脉冲等。
　　
　　1、直接雷击：雷电直接击在建筑物上，雷电流经建筑物泄漏于大地时，产生电效应、热效应和机械效应。
　　
　　2、雷电感应：雷电放电时，在雷电流通过的周围，将有强大的电磁场产生，使通过电流的导体或金属构件及电力装置上产生很高的感应电压，有时可达到几十万伏，完全能够对一般电气设备的绝缘层造成破坏；在金属构件交叉连接的回路中，由于接触不良或存在空隙的接点，将产生火花。
　　
　　3、雷电波侵入：雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电将沿着这些管线侵入建筑物内部，危及智能系统和设备的安全。
　　
　　4、雷击电磁脉冲(LEMP)：作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的电位升高以及磁辐射干扰。
　　
　　二、雷击灾害的新特点
　　
　　当高科技得到广泛应用后，雷击灾害的特点与以往有极大的不同，出现新的特点。比如：(1)受灾面积增大，从建筑、电力这两个行业延伸到其它行业，特别是高科技应用较广泛的领域。如邮电通讯、计算机、航天航空、智能系统等。(2)雷击灾害的空间范围扩大了，从二维空间侵入变为三维空间侵入。由雷电直击和过电压波沿管线传输增加至空间闪电的脉冲电磁场，以三维空间的形式侵入到任何角落，无孔不入地产生灾害。(3)雷击危害程度大大增强，雷击灾害的直接和间接经济损失大幅度增加。(4)雷击灾害的对象已集中在价格昂贵的采用电子器件或微电脑的设备上，毫无疑问，智能建筑将是雷击侵害的主要对象。
　　因此，我们必须清醒地认识到防雷工程的重要性、迫切性、复杂性已相当程度地增加了，雷电的防御由单一防护转变为系统防护，我们必须根据新的特点并站在新的高度来熟悉和研究当代防雷技术，提高人们对雷击灾害防御的综合能力。
　　
　　三、防御雷击的原则
　　
　　由于智能建筑的出现并被广泛采用，以及雷击灾害的新特点，我们必须全方位地层层设防，既要泄流、拦截，也要均衡电位、屏蔽隔离、过电压过电流保护等，达到综合防御雷击的目的。
　　
　　四、防御雷击的措施
　　
　　智能建筑在一、二类建筑物中采用较多，防雷等级通常为一、二级，一级防雷的冲击接地电阻应小于10欧姆，二级防雷的冲击接地电阻不大于20欧姆，公用接地系统的接地电阻应小于或等于1欧姆。在工程中，将屋面避雷带、避雷网、避雷针或混合组成的接闪器作为接闪装置，利用建筑物的结构柱内钢筋作为引下线，以建筑物基础地梁钢筋、承台钢筋或桩基主筋为接地装置，并用接地线将它们良好焊接。与此同时将屋面金属管道、金属构件、金属设备外壳等与接闪装置进行连接，将建筑物外墙金属构件或钢架、建筑物外圈梁与引下线进行连接，从而形成闭合可靠的“法拉第笼”。建筑物内，将智能系统中的设备外壳、金属配线架、敷线桥架、穿线金属管道等与总等电位或局部等电位相逢在配电系统中的高压柜、低压柜安装避雷器的同时在智能系统电源箱及信号线箱中安装电涌保护器(SPD)。从而达到综合防御雷击的目的，确保智能建筑的安全。
　　
　　(一)外部防御雷击
　　外部防御雷击的主要装置包括接闪器、避雷引下线、接地装置等，主要用于防御直接雷击。
　　
　　1、接闪器
　　(1)避雷针：一般采用镀锌圆钢或焊接钢管制作。工程中，将避雷针与避雷引下线相连接，或者与避雷带相连接，或者与避雷网相连接。
　　(2)在易受雷击的屋角、屋脊、女儿墙、屋面四周的檐口安装直径为12MU镀锌圆钢作避雷带。并在屋面采用40mmx4mm的镀锌扁钢设置不大于10mx10m或15mx15m的网格，该网格与避雷带相连。
　　(3)屋顶上的构筑物或其它凸出屋面的物体，如砖砌水箱、楼梯顶盖、电梯机房顶盖、屋顶造型等，沿其四周装设避雷带；在屋面接闪器，保护范围以外的建筑物，如主楼裙房屋顶、连接单体楼的通道等均应安装直径为12mm的镀锌圆钢避雷带；主楼屋面上的金属物件，如天线、冷却塔、消防管道或其它供水管道、风机、不锈钢水箱等都必须与屋面避雷带连接，其连接线的截面不应小于屋面避雷带的截面。
　　(4)当建筑物高度超过30m时，该大楼30m及其以上部分的阳台金属栏杆以及外墙上的金属门窗、钢架等金属构件或其它金属凸出物都必须与避雷引下线连接构成电气通路，以达到防御侧向雷击的目的。
　　
　　2、避雷引下线
　　避雷引下线通常利用建筑物结构柱内主筋，当该主筋直径大于或等于16mm时，则取其中两根钢筋通长焊接作为一组避雷引下线；当该主筋直径小于16-，时，则取其中四根钢筋通长焊接作为一组避雷引下线。避雷引下线上部与避雷带连接，下部与接地装置连接。
　　
　　3、接地装置
　　目前建筑物大部分都是采用埋深大于60。。基础钢筋作接地装置，利用地圈梁的主筋两根组成闭合环网，地梁圈两根主筋与承台底部钢筋连接有桩基础的，在引下线设置处应将桩基主筋与作接地线的地梁圈主筋连接。
　　
　　(二)内部防御雷击
　　内部防御雷击主要包括防御雷电感应、雷电波侵入及雷击电磁脉冲等。通常采取的措施是屏蔽隔离、等电位连接与接地、装设电涌保护器等。
　　
　　1、防御雷电感应的措施
　　(1)在智能系统中央控制室、计算机网络中心、监控中心、消防控制室、
　　电话机房以及其它楼层设备用房等处设置局部等电位箱(LEB)，局部等电位箱内端子板以镀锌扁钢或铜板或铜线与接地体或建筑物总等电位箱内端子板(MEB)相逢将

房间内金属设备外壳、电缆桥架、穿线金属管道、设备用支架、静电地板支架或其它金属构件等敷铜线与局部等电位箱内端子板可靠连接。
　　(2)在弱电竖井内通长安装一根镀锌扁钢或铜板，电缆桥架、垂直管线的穿线钢管每三层与其相连，并将各楼层竖井内配线架、设备用机柜或支架与该镀锌扁钢或铜板连接。
　　(3)智能系统在大楼内现场安装的各种设备，如传感器、控制器、读卡器、摄像机机架等的金属外壳应就近与楼层局部等电位相连。
　　(4)电缆桥架、穿线钢管极其与箱柜对接处应做到电气通路良好。
　　
　　2、防御雷电波侵入的措施
　　(1)进建筑物电源线缆特别是智能系统用线缆应尽量埋地敷设。在建筑物底层安装总等电位箱，将进入室内的消防管道、各种金属保护套管、线缆金属保护层等以铜线与总等电位箱端子板相连。若智能系统机房设在底层，其入户金属管道与线缆金属保护层等也可以以铜线与机房内局部等电位端子板相连。金属管道中断处应跨接。
　　(2)需架空敷线，应换缆进户，在架空与电缆换接处装设避雷器，并将避雷器、电缆金属外皮、保护钢管及其它金属部件一起接地。
　　
　　3、防御雷击电磁脉冲的措施
　　雷击电磁脉冲的防护是在雷电入侵大楼的各通道上(如电源线路、信号传输线路及进入大楼的各种管线等)，通过采用屏蔽隔离、均压、过电压保护、过电流保护、接地等方法，将雷电过电压、过电流泄放入地，从而达到保护智能建筑设备的目的。
　　
　　4、电涌保护器(SPD)防护
　　电涌保护器是非线形电压限制元件，用于限制暂态过电压和分流电涌电流的装置，分开关型、限压型和混合型；若按电涌保护器在智能系统中的功能，又可分为电源线路电涌保护器、天馈线路电涌保护器和信号线路电涌保护器。
　　(1)电源线路的电涌保护一般可采用四级。其中第三级电涌保护器安装在智能系统机房主配电箱内，用于保护以该配电箱为电源的所有设备；第四级安装在需特殊保护的设备(如数字程控交换机、计算机网络系统的主交换机等)电源箱中。电源线路的各级电涌保护器应分别安装在被保护设备用电电源的前端，其接线端分别与电源箱相应相线连接；其接地端与电源箱内PE端子板相连。各级电涌保护器连接导线长度不宜大于0.5m。
　　(2)天馈线路电涌保护器串接在天馈线与被保护设备之间。
　　(3)信号线路电涌保护器安装在被保护设备的信号端口上，其输出端与被保护设备的端口相连。
　　智能建筑的防雷击工程是一个系统工程，我想只要我们采取综合防御雷击的措施得当，内外结合，在智能建筑中构成一套完整的防御雷击体系，我相信雷击事故的发生是可以避免的。

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