智能建筑防雷工程設計探究工程建設與設計

王晶

【摘??要】在21世紀，國家大力支持智能建筑事業的發展。隨著信息化技術的普及，建筑物內各種信息系統對雷電的敏感程度要求也越來越高，由于雷電本身選擇時有很多的不確定性，因此對智能建筑的雷電防護顯得越來越重要。內部很多的信息系統：監控設備、消防設備、門禁設備、樓宇自動化等都受到防雷部門的重視。

【關鍵詞】智能建筑;防雷工程;設計

引言

雷電是一種大氣自然現象，發生在強對流天氣中，電荷在雷雨云中積累并形成極性，造成強烈瞬間的放電現象。我國雷電的分布特點有幾種，夏季的雷電多于春秋季，南方的雷電多于北方，陸地的雷電多于海洋，山區的雷電多于平原。其強大的電流，炙熱的高溫，猛烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射等物理效應能在瞬間產生巨大的破壞力，常常導致人員傷亡，擊毀建筑等，威脅人們的生命和財產安全。雷擊分為直接雷擊和感應雷擊。直擊雷是人可以看見，聽到的，它是直接擊中大地上的各類物體，產生威力巨大的電效應、熱效應和機械力，造成放電通道上的建筑物、輸電線、人、畜等的破壞和傷亡。而感應雷則悄悄發生，不容易被人所察覺，后果也比較嚴重，它是源于電流的靜電感應和電磁感應作用，使建筑物上的金屬物件，比如管道、電線等物質感應出與雷雨云電荷相反的電荷，造成金屬部件間的一種放電的現象，其主要通過電源線、天線、信號線進入室內造成用電設備的損壞或工作人員的傷亡。雷電災害是最嚴重的十種自然災害之一，被稱為“電子時代的一大公害”。

1層智能建筑防雷等級的劃分

建筑防雷是按照GB50057-2010規范進行的，通過對《民用建筑電氣的設計分析》，對建筑物的使用情況分析的基礎上，預測雷擊后造成的不良后果，制定防雷的等級，將建筑物的防雷等級分成三級。

2智能建筑防雷工程設計策略

2.1直擊雷保護

2.1.1接閃器

建筑物接閃器宜采用接閃桿、接閃帶兩者混合的方式，但應符合規范要求。接閃帶采用直徑10mm的鍍鋅圓鋼，用間距1.0m、高0.2m的支持卡固定，接閃帶敷設在建筑物四個角處，在四個角處可以設置直徑12mm的接閃短針，加設針體長0.5m的接閃短針，材料采用鍍鋅圓鋼制作。

2.1.2引下線

智能建筑物的引下線布設可以參考一般建筑物對引下線的布置要求，外窗金屬部分與建筑物內柱內主筋相連接，應用建筑物柱內主筋直接作為雷電上接接閃器，下接接地裝置的傳導工具。其它建筑物外和內的金屬部分原則上都要連接在一起，構成等電位的狀況。

2.1.3接地裝置

接地裝置優先利用建筑物鋼筋混凝土基礎內的鋼筋，能用自然接地體的優先采用，例如：金屬管道，線纜，如果受地理、地質、自然環境的限制，應當布設進人工接地裝置，垂直和水平配合使用。用40mm×4mm鍍鋅扁鋼直接敷設在槽坑外沿，形成環形接地。環形接地裝置具有省材料、散流好、價格便宜等優點，因此在這類建筑物中值得推薦。利用建筑物的基礎作接地裝置，具有經濟和有利于雷電流散流及使用壽命長的優點。現在都采用的是共用接地裝置系統：直流接地、交流接地、工作接地、防雷接地、防靜電接地等采用一個有效地表示，通過測量其接地電阻值完成。

2.2感應雷保護

計算機、電子設備以及視頻監控等系統遭受到的雷擊事故的大部分原因都是來源于雷電過電壓侵入供電線路。一般來說，變壓器或者UPS不能夠有效的將雷電的過電壓消除，所以如果要將過電壓的水平降至到電子系統設備能夠承受的范圍，根據IEC61312的原則，就應該在通信、計算機和各類電子系統的供電線路上設置多級防雷保護系統。綜合考慮施工難度和經濟原因，大樓采用三級防護措施。依據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB5050343-2012）第4.3條按建筑物電子信息系統的重要性和使用性質確定雷電防護等級，例如某建筑物電子信息系統雷電防護等級屬于B級。因此，電源線路雷電過電壓防護浪涌保護器放電電流選型參數必須符合：電源線路第一級防護標稱放電電流（8/20μs）≥60kA;電源線路第二級防護標稱放電電流（8/20μs）≥40kA;電源線路第三級防護標稱放電電流（8/20μs）≥20kA。

在低壓配電供電線路的總進線（配電室總開關）位置安裝一級浪涌保護器LTB-1003CX（Imax=100KA），作為第一級防護措施。各樓層分配電源箱處裝設浪涌保護器LTB0403C（Imax=40KA），作為第二級防護措施。

辦公樓一樓計算機中心所有用電設備，包括計算機、服務器、路由器、交換機等的電源插座更換成電涌保護插座，辦公樓計算機中心供電線路雷電過電壓劃分為第三級防護措施，對末端用電設備需精細防護。計算機中心的網絡交換機信號進出線端使用網絡交換機浪涌保護器，監控室的視頻信號進出線端使用視頻信號浪涌保護器，在云臺控制線前端安裝單口云臺控制線防雷器。

2.3雷電波侵入防護

當雷擊發生后，周圍的空氣中就會帶有強烈的電磁場，這些電磁場以電磁波的形式會沿著金屬設備進入到室內，對人們的安全造成隱患，所以，在高層建筑中金屬管理應該確保是接地的，在電力進入到建筑物后，通信線路應該采用屏蔽的方式防止金屬管道進入到室內，在電纜的屏蔽層，應該做好接地的處理，在建筑物的外部，各類電氣設備也應該做好地接處理，大型的金屬設備應該做好接地處理。在高層建筑中一般都是采用高壓線路直接引入的方式，這種方式中一般在室內都是采用變壓供電的，在設備大量的使用電子設備，如計算機系統等，這些設備都應該進行接地處理。變壓器的高低壓兩側都應該安裝閥型的電源，防止雷電的侵入。在電源線路的運用中應該做好相關的雷擊風險評估工作，防止雷擊造成不良的影響。對于通信設備應該進行防范處理，線路的安裝應該是符合要求的。

3注意事項

（1）在工程設計初期，應根據建筑物所處的環境及地理位置和相關的防雷規范要求，來提出相應合理的防雷技術措施。

（2）施工前，技術員應對電焊工人進行技術、質量和安全交底，明確焊接部位、焊接材料以及焊接的質量要求。

（3）為了消除雷電擊干擾，最有效的方法是將引下線與各層樓板鋼筋相連。

（4）施工人員應根據基礎接地圖和接地點，對伸縮縫處基礎鋼筋是否跨接連通進行逐一檢查。

（5）當柱內鋼筋直徑<16mm時，采用柱內四根鋼筋作為引下線;當柱內鋼筋直徑≥16mm時，采用兩根鋼筋做為接地系統的引下線。

（6）設計過程中，在綜合考慮如何降低室內感應磁場和引下線電位兩個因素的前提下，對接地電阻值進行選型。

（7）為防止電氣線路及設備產生過高的電流與電壓，即電涌電壓電流。高層建筑內部防雷設計通常采取線路屏蔽與接地等措施。實際施工中，通常可采用的導線有控制電纜、同軸屏蔽電纜、屏蔽雙絞線等。

結語

總之，智能住宅小區防雷工程是一項復雜的綜合工程，實際工程設計和施工過程中，在防雷結構方案的優化，技術參數的確定，防雷產品的選型，施工材料的選取，施工工藝考究，防雷器安裝技巧等方面都值得我們深入的研究和探討，每一個建筑都不同，主要通過實際的勘測和現場查看，得出結論為：進線方式不同，設備安裝位置不同，保護器件安放位置不同，設備型號不同等，在今后的學習和工作中仍需進一步深化。

參考文獻：

[1]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010.

[2]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012.

[3]梅衛群，江燕如.建筑防雷工程與設計.氣象出版社，2004.

[4]于影超.民用建筑防雷技術設計要點.

（作者單位：特變電工國際工程有限公司）