防止智能建筑中雷害的方法和技術措施探討

蘇社平

摘要:文章對智能建筑中的防雷保護技術進行了探討,并詳細的介紹了各種防雷措施。

關鍵詞:智能建筑;雷電;綜合防雷; 裝置;措施

中圖分類號:TU895文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0031-01

1前言

智能建筑是以建筑為平臺,兼備通信網絡、辦公自動化、建筑設備自動化,集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合,向人們提供一個高效、舒適、便利的建筑環境。每年我國電子設備因雷擊而造成的經濟損失十分嚴重。而普通建筑物的防雷系統已滿足不了更新、更高的要求,智能建筑的防雷保護成為一個越來越重要的課題。

2雷電破壞的形式和途徑

第一,直擊雷(包括側擊雷)。帶電荷的雷云直接與地面上的物體之間放電,產生電效應、熱效應和機械力。

第二,雷電波侵入。由于雷電對架空線路或金屬管道的作用,雷電波可能沿著這些管線侵入屋內,危及人身安全或損壞設備。

第三,雷電感應。雷電放電時,由于雷電流變化的梯度大而產生強大的交變磁場,在附近的導體上產生靜電感應和電磁感應,它可能使金屬部件之間產生火花。

第四,地電位反擊。雷電流由接閃器接閃后由接地裝置引起的沖擊電位,可能對其它物體發生放電而造成危害。

第五,雷擊電磁脈沖。作為干擾源的雷電流及雷電電磁場產生的電磁場效應,是閃電直接擊在建筑物防雷裝置和建筑物附近而引起的。

3防雷的裝置和措施

第一,接閃器。是被保護物中直接接受雷擊的金屬導體。包括避雷針、避雷帶(線)、避雷網以及用作接閃的金屬屋面和金屬構件。但不得利用安裝在接收無線電視廣播的共用天線桿頂上的接閃器來保護建筑物。一般接閃器可采用圓鋼、焊接鋼管或扁鋼制成,通常沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設。

第二,引下線。又稱引流器,是連接接閃器和接地裝置的金屬導體。應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定性的要求。可采用圓鋼或扁鋼,還可利用建筑物的金屬爬梯、鋼柱、金屬煙囪等,但應優先利用建筑物鋼筋混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋作引下線。引下線不應小于兩條。

第三,均壓環。建筑高度超過30米時,從30米起每隔不大于6米沿建筑物四周設水平避雷帶形成閉合環,并與引下線可靠連接。閉合環常利用建筑外墻圈梁或樓板主鋼筋焊接而成。30米及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物應與防雷裝置連通。

第四,接地裝置。是接地體和接地線的總合。可采用角鋼、鋼管、圓鋼或扁鋼等,應優先利用建筑物基礎內的鋼筋作自然接地體,當自然接地體的接地電阻達不到要求時,增加人工接地體。利用自然接地體時,建筑物基礎必須是采用硅酸鹽水泥、周圍土壤的含水量不低于4%、基礎的外表面無防腐層或有瀝青質的防腐層。

防雷接地、工作接地、安全保護接地和弱電系統接地宜共用接地系統,達到均壓、等電位,以減少各種接地設備間、不同系統之間的電位差。各類接地設專用接地干線,接地電阻必須按接入設備中要求的最小值確定。

第五,等電位聯結。是將設備和裝置外露可導電部分用導體或電涌保護器所作的電位基本相等的電氣連接。它在一定程度上可降低建筑物內間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差,并消除自建筑物外經電氣線路和各種金屬管道引入的危險故障電壓的危害。

第六,屏蔽。是一種防止外來電磁波的干擾、侵入或防止內部電子設備產生的高頻能向外部泄放的裝置。

可采用建筑物和房間的外部屏蔽、合理敷設線路、線路屏蔽等措施。外部屏蔽通常指由諸如由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等組成的屏蔽籠(即法拉第籠),它對籠內部屏蔽信號源的輻射信號有較大的衰減作用;線路敷設方面,要求建筑物內的各種電源電纜、通訊線應敷設在金屬管、金屬格柵或鋼筋成格柵形的鋼筋混凝土管道內,且管間保持一定的距離。垂直敷設的金屬管線和金屬線槽敷線的干線應集中在建筑物的中心部位;此外,可采用雙層屏蔽及同軸電纜。

第七,電涌保護器。是用于限制瞬態過電壓和分流電涌電流的器件,它至少包含一個非線性電壓限制元件。分為電源電涌保護器、天饋電涌保護器和信號電涌保護器。

4綜合布線系統的防雷

智能建筑的通信網絡系統、辦公自動化系統、建筑設備自動化系統三部分是通過結構化的綜合布線來完成。綜合布線在智能建筑中的地位舉足輕重。

綜合布線系統,是指建筑物或建筑群內的傳輸網絡,它既使話音和數據通訊設備、交換設備和其他信息管理系統彼此相連,也使這些設備與外部通信網絡相連。該系統由六個子系統組成:建筑群子系統;設備間子系統;管理子系統;垂直干線子系統;水平干線子系統;工作區子系統。

我們下面分析一下對綜合布線系統的防雷保護。

第一,建筑群子系統。由連接兩個及以上建筑物之間的纜線和配線設備組成。若采用光纜作為建筑物間網絡連接介質,不需要安裝避雷器,甚至可以架空敷設。若采用雙絞線,則必須穿管埋地敷設。進入建筑后,采用雙絞線敷設時,導線必須單獨敷設在弱電金屬橋架或金屬管道內。金屬橋架和金屬管道與綜合接地系統良好連接,充當導線的屏蔽層,不能與強電導線共用強電金屬橋架或強電金屬管道。

第二,設備間子系統。由進線設備、程控交換機、計算機等各種主機設備及其配線設備組成。它是布線系統最主要的管理區域,通常分為語音管理和數字管理兩部分。

語音設備管理區子系統連接大樓外的各種線路,經與垂直干線子系統跳接后,連通各語音管理子系統,為防雷電破壞,應安裝通信避雷柜作為通信線路的第一級防雷措施。連接進出大樓的大對數通信電纜必須埋地敷設,以防進出大樓的通信線路引入的感應雷。

數據設備管理子系統即是計算機網絡核心設備,是采用大對數雙絞電纜作為傳輸主干纜。需要在機柜中安裝計算機網絡防雷器,作為計算機網絡的第一級防雷措施。若采用光纜作為計算機網絡主干線,則避免了雷電影響,是最好的防雷措施。

第三,管理子系統。設置在各層配線間,由配線設備、輸入/輸出設備等組成。管理子系統也分為數據和語音兩部分。語音部分采用BIX安裝架固定在墻面上。由接線板,繞線環等組成,需要安裝信號避雷器作為通信線路的第二級防雷措施。數據部分采用雙絞線作為垂直主干線,也需要在機柜中安裝信號避雷器作為計算機網絡的第二級防雷措施,防護由于引下線泄放雷電流而形成的電磁場突變所產生的雷電感應。

第四,工作區子系統。由連接在信息插座上的各種設備組成。連接計算機網絡的數據點由于在管理子系統中已采取了防雷措施,所以在工作區子系統一般不需要再加裝防雷設施。

5結束語

智能建筑防雷是一個綜合防雷系統,也是一個全新的課題。隨著智能化技術的日趨完善以及智能建筑在我國的不斷普及,智能建筑的防雷保護技術也將不斷得到發展。