高層智能建筑防雷工程設計中存在的主要問題與對策

摘 要：雷電災害會嚴重損壞電訊、電力設備，造成巨大的人員傷亡和建筑物損壞。而在高層智能建筑中已經遍布了通訊設備和計算機網絡設備。對高層智能建筑如何采取有效的防雷措施，正在被社會普遍關注。本文首先闡述了高層智能建筑防雷的特點，其次，分析了高層智能建筑防雷設計中存在的問題。同時，結合筆者的工作經驗，就如何有效加強高層智能建筑防雷工程設計進行了深入的探討，具有一定的參考價值。

關鍵詞：高層智能建筑 防雷工程 設計

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0042-01

雷電是一種強大的電脈沖波，主要包括四種形式，分別是：直擊雷、云閃、電磁脈沖、球形雷。云閃對于人類影響最小，電磁脈沖對電子設備影響較大，而直擊雷和球形雷造成的危害最大。雷電災害會嚴重損壞電訊、電力設備，造成巨大的人員傷亡和建筑物損壞。而在高層智能建筑中已經遍布了通訊設備和計算機網絡設備。對高層智能建筑如何采取有效的防雷措施，正在被社會普遍關注。

1 高層智能建筑防雷的特點

高層智能建筑一般來說都是指地處建筑群邊緣或者曠野、高度在20m以上的建筑工程或者城市中50m以上的建筑工程。隨著我國科學技術和社會經濟的迅猛發展，高層智能建筑越來越多，每天都有很多的高層智能建筑正在拔地而起。高層智能建筑具有人員密集、信息設備多、建筑高度高、器件密集度高、很容易被雷擊的特點。尤其是目前高層智能建筑大面積地采用、配備以信息系統為核心的電子設備，而這些設備耐電磁脈沖干擾和耐高電壓能力較差，故更容易被雷擊。特別是那些高度超過100m的高層智能建筑，它的高度與可能遭受的雷擊次數成正比。一旦出現雷擊損壞，會帶來巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。對于高層智能建筑的防雷工作而言，要做到全方位雷電防護，包括地電位反擊、雷電波侵入、直擊雷防護等。有效地加強高層智能建筑防雷工程設計，避免或者減少雷電損失極為必要。

2 高層智能建筑防雷設計中存在的問題

2.1 對高層智能建筑的雷擊風險評估不足

雷擊風險評估包括設備情況、建筑物使用情況、建筑物所處的氣象、土壤、地理等，不可以單純地基于建筑物使用性質來確定高層智能建筑的防雷類別。例如重要的高層智能建筑，若按照使用性質和建筑高度來劃分，屬于一級防雷水平；而如果按照其內部電子設備來看，雷擊風險評估屬于Ａ級。Ａ級和一級的防雷水平和防雷措施都差異較大。安全可靠永遠是防雷第一標準，基于“經濟合理、技術先進、安全可靠”的防雷工程設計原則，對于這種高層智能建筑，按Ａ級標準來考慮建筑內部防雷措施，按一級標準來考慮建筑外部防雷措施。

2.2 滾球法的參考平面選擇有誤

滾球法中，選擇的滾球支撐點是避雷針尖，滾球支撐面是地面，按照電場中距離越近、放電越容易的工作原理進行。高層智能建筑由于樓面的尺寸有限，樓面不能作為滾球的支撐點，故雷電流無法在地面上泄放，而通過避雷帶（網）（與地連接）來進行泄放。這樣一來，實際需要的高度和計算出來的高度存在著很大誤差。

2.3 混淆建筑物防雷的類別、等級的區別

《建筑物電子信息系統防雷技術規范》、《民用建筑電氣設計規范》、《建筑物防雷設計規范》這三個規范都明確規定了建筑工程防雷的等級和類別。但是在一些高層智能建筑防雷設計中，設計人員沒有注意到級別和類別的區別，在實際時隨便選擇某一規范來進行，所以相應采取的防雷措施也各不相同，存在不少隱患。

3 如何有效加強高層智能建筑防雷工程設計

3.1 加強傳統防雷裝置

在引雷后，傳統的避雷針通常會引發二次雷擊效應和地電位反擊現象。為了有效地減少電磁輻射場和雷電流精度，可以選用提前放電式避雷針或者阻抗型接閃器、避雷針，尤其推薦選用提前放電式避雷針。提前放電式避雷針相當于使得傳統避雷針的高度得以增長，有效地克服了傳統避雷針存在的弊端，主動地來吸引雷電流，而不再是過去的被動吸引雷電流。提前放電式避雷針使得保護范圍更大、保護角進一步加大、防雷效果更加有效。

同時，還可以在高層智能建筑物中增加引下線數量、建立可靠經濟的籠式避雷網，降低接地電位，減少接地電阻值和磁場集中程度，進一步加大雷電流的分流速度，提高高層智能建筑物自然屏蔽能力。此外，針對高層智能建筑內的不同設備，來進行計算機系統接地、交流電源工作接地、電氣安全接地、避雷接地、通信系統接地。

3.2 建立完善的地網與共同接地系統

高層智能建筑物中有設備保護接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地、交流工作接地等多種接地線。而這些接地線對接地電阻的要求都是完全不同的。按照防雷原理，每個接地地網為了避免出現地電位反擊的情況，都要留出足夠的安全距離。但是對于高層智能建筑而言，卻很難實現，往往采用共用一個地網來聯合接地。按照地網中最小電阻值來確定地網的電阻值。

3.3 分級保護信息系統和電源系統

在高層智能建筑防雷工程設計中，如果防護不當，那么暫態過電壓很容易損害設備。為了避免出現這種情況和保護設備，低壓電氣裝置內部的絕緣配合標準IEC664-1將電源系統的防護水平分為四級，分別是Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級。

雷電及其它瞬態浪涌沖擊現象，對精密電子設備和計算機設備（包括UPS電源），造成很大的危害。采用電源過電壓保護器可以利用快速響應模塊，通過其優良的非線性伏安特性，來實現抑制暫態過電壓的。在正常工作時，模塊呈高阻抗特性，泄漏電流很低，不影響正常工作。當出現暫態過電壓時，模塊呈低阻抗特性，使暫態過電流迅速泄放，抑制暫態過電壓，維持電壓穩定，從而保護通信設備免受暫態過電壓侵害。

3.4 加強建筑物雷擊風險評估

建筑物雷電防護等級應該按照建筑物雷擊風險評估報告來確定，結合雷電防護等級來進一步確定電源線路的過電壓保護。電涌保護器的安裝和參數設置務必應該符合相關規范的要求，2～4級的SPD（電壓電涌保護器）應該安裝在低壓供電線路上，這樣一來，就能夠可靠保護高層智能建筑內部的通訊設備和計算機網絡設備，不至于在電壓襲擊時出現“盲點”。同時，節日燈之類的室外用電設備也應該安裝電源SPD，避免電源系統中涌入雷電產生的過電壓，而這些過電壓很容易通過線路進入。

4 結語

總之，加強高層智能建筑的防雷工程設計極為重要，具有巨大的經濟價值和社會效益，值得深入探討。

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