智能建筑物的防雷保護(hù)與設(shè)計(jì)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(jì)原則、設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)思路對(duì)其防雷保護(hù)措施進(jìn)行分析，應(yīng)從外部防雷、弱電防護(hù)、強(qiáng)電保護(hù)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(hù)器等，重點(diǎn)加強(qiáng)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(jì)；直擊雷防護(hù)；弱電系統(tǒng)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升及科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代智能化建筑越來(lái)越多，建筑物內(nèi)部的電子設(shè)備也越來(lái)越多樣化，這些樓宇自控系統(tǒng)、消防報(bào)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(mén)禁及保安報(bào)警系統(tǒng)等微電子設(shè)備耐過(guò)電壓等級(jí)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(guó)每年因建筑物內(nèi)弱電設(shè)備遭受雷擊破壞的事件時(shí)有發(fā)生，而且損失巨大。而防雷工程屬多學(xué)科、跨部門(mén)復(fù)雜系統(tǒng)工程，必須采取綜合治理、系統(tǒng)防護(hù)措施，嚴(yán)格遵循防雷規(guī)范規(guī)定，加強(qiáng)各設(shè)備系統(tǒng)的單獨(dú)防護(hù)和綜合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)防雷工程的科學(xué)化、實(shí)用化和經(jīng)濟(jì)化。

1.智能建筑物防雷設(shè)計(jì)

1.1 防雷設(shè)計(jì)原則

①智能建筑物防雷設(shè)計(jì)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(jì)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雷電環(huán)境進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，確保防雷設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性和實(shí)用性。

②根據(jù)智能建筑物所在區(qū)域雷電活動(dòng)規(guī)律、周?chē)h(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(yán)重程度，分別對(duì)其采取相應(yīng)的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)。

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

1.2 防雷設(shè)計(jì)依據(jù)

防雷設(shè)計(jì)依據(jù)為：《建筑物防雷規(guī)范》GB50057-94、《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》GB7450-87、《計(jì)算機(jī)房防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-93、《計(jì)算機(jī)站場(chǎng)安全要求》GB9361-88、《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》GA173-1998、《電信專(zhuān)用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范》YD5003-94、《移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》YD5068-98、《工業(yè)與民用電力裝置的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB64-83、《雷電電磁脈沖的防護(hù)》IEC1312、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50169-92等。

1.3 防雷設(shè)計(jì)思路

要重點(diǎn)對(duì)屋頂作直擊雷防護(hù)以及建筑物內(nèi)機(jī)房進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)；綜合考慮建筑物內(nèi)部整個(gè)供電系統(tǒng)雷電感應(yīng)防護(hù)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(hù)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(hù)，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(gè)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(zhǎng)，可將每層建筑外圈梁鋼筋及適當(dāng)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(shí)，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(tái)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(hù)

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(shí)感應(yīng)出強(qiáng)電磁場(chǎng)，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(hù)已成為智能建筑物防雷保護(hù)的重點(diǎn)，主要采取安裝電涌保護(hù)器及等電位連接措施。

①電源系統(tǒng)防護(hù)。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(hù)器，通常分為三級(jí)防護(hù)：其中I級(jí)電涌保護(hù)器可將雷擊產(chǎn)生的過(guò)電流在瞬間泄放入大地，使瞬間過(guò)電壓限制在2.5KV以下；II級(jí)電涌保護(hù)器可進(jìn)一步限制I級(jí)電涌保護(hù)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(jí)電涌保護(hù)器用于服務(wù)器、交換機(jī)等重要設(shè)備，裝設(shè)在其前端，起到精細(xì)保護(hù)和抑制噪聲作用，并進(jìn)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(guò)電壓。

②通信線路防護(hù)。建筑物弱電防雷保護(hù)中，通信線路電涌保護(hù)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(shí)即使未出現(xiàn)雷電波入侵，也可能因設(shè)計(jì)失誤或型號(hào)選取不當(dāng)?shù)仍斐煞雷o(hù)失效、數(shù)據(jù)包丟失甚至是通信中斷。在進(jìn)行通信線路電涌保護(hù)器選擇、安裝時(shí)首先要詳細(xì)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(hù)器。

③屏蔽、接地、等電位連接及綜合布線。進(jìn)出建筑物室內(nèi)的電源線、信號(hào)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(shí)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(hù)區(qū)內(nèi)各金屬物、系統(tǒng)之間電位差，可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將防雷保護(hù)地、防靜電地、電氣設(shè)備工作地等進(jìn)行等電位連接，機(jī)房門(mén)窗、設(shè)備金屬外殼、等電位連接端子盒和防雷保護(hù)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(jī)房?jī)?nèi)各接地線之間的電位達(dá)到均衡，及時(shí)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(qiáng)電保護(hù)

①高壓電纜接入點(diǎn)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(jì)算機(jī)房、閉路電視監(jiān)控間、消防監(jiān)控間等弱電設(shè)備機(jī)房設(shè)計(jì)安裝第II級(jí)、III級(jí)電涌保護(hù)器。

②要求必須將各高低壓電纜線路金屬保護(hù)層于配電主干線進(jìn)、出線處與接地端子進(jìn)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(shí)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(jìn)行牢固連接，以保證電氣連通，而且電纜線路經(jīng)過(guò)配線間時(shí)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(guò)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(hù)及檢測(cè)

新建、改建或擴(kuò)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(mén)的行政許可，經(jīng)防雷中心技術(shù)評(píng)價(jià)后，由具有防雷施工資質(zhì)的防雷機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，最后由防雷檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，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(kāi)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(mén)應(yīng)安排雷電災(zāi)害防御責(zé)任人，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)防雷裝置日常維護(hù)及報(bào)檢工作，定期或不定期檢查安裝強(qiáng)、弱電電涌保護(hù)器運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)向防雷施工部門(mén)上報(bào)進(jìn)行更換。每年雷雨季來(lái)臨前，由氣象部門(mén)防雷檢測(cè)機(jī)構(gòu)定期進(jìn)行防雷檢測(cè)，對(duì)防雷裝置是否符合國(guó)家規(guī)范要求進(jìn)行評(píng)估。發(fā)生雷擊事故后，要及時(shí)、如實(shí)的上報(bào)氣象主管部門(mén)，開(kāi)展災(zāi)情調(diào)查、分析、處理及評(píng)估，避免再次遭受雷擊。

參考文獻(xiàn)

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