超高商業(yè)大廈內(nèi)部磁場強度的研究與分析

李承昊　王悅　馬曉晨　張黎黎

摘 要：該文對國家標準，以沈陽某超高商業(yè)大廈的建筑用途、建筑電氣系統(tǒng)特征、操作環(huán)境等綜合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析該建筑遭直接雷擊時流過引下線的雷電流及其周圍磁場強度，并研究采用不同材質(zhì)屏蔽網(wǎng)格時，不同屏蔽網(wǎng)格尺寸下電子設(shè)備距離屏蔽網(wǎng)格的安全距離，以期對超高建筑的機房及監(jiān)控室設(shè)計、變電室選址等工作提供參考意見。

關(guān)鍵詞：超高層 磁場強度 屏蔽網(wǎng)格 安全距離

中圖分類號：TU758.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0044-02

Abstract： In this paper，the national standards，a high commercial building in shenyang construction purpose，building electrical system characteristics，operating environment and other comprehensive data as the foundation，analysis of the building when the direct lightning strike through the downlead of lightning current and the magnetic field strength around，and adopt the different material shielding grid，the electronic equipment under different shielding grid size from the safe distance of shielding grid，in order to ultra-high buildings room and control room for reference to design，the location of the substation room etc.

Key Words： Tall magnetic field intensity； Shielding grid； Safe distance

1 項目基本信息分析

該工程的建筑防雷，按二類防雷建筑物考慮。防雷分區(qū)：外墻金屬框架外部為防雷分區(qū)的LPZ0區(qū)，其中處于接閃器保護范圍以外的為LPZ0A區(qū)，處于接閃器保護范圍以內(nèi)的為LPZ0B區(qū)；玻璃幕墻、鋁合金窗、鋼筋混凝土構(gòu)成格柵形大空間屏蔽體內(nèi)部為防雷分區(qū)的LPZ1區(qū)；如果內(nèi)部在房間或設(shè)備外加裝屏蔽體，屏蔽體內(nèi)部構(gòu)成防雷分區(qū)的LPZ2區(qū)，以此類推。

依據(jù)規(guī)范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，針對以下兩種情況：（1）直接雷擊；（2）鄰近雷擊，估算建筑物內(nèi)部的磁場強度。

2 建筑內(nèi)部空間的磁場強度

根據(jù)規(guī)范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，以下主要估算建筑物內(nèi)部空間的磁場強度。

沈陽恒隆市府廣場1A期辦公樓1座利用建筑物柱內(nèi)兩根主筋（不小于D16）上下焊通，作為引下線，引下線為18根（按周長除以基礎(chǔ)網(wǎng)格尺寸計算）。當(dāng)其遭受直接雷擊時，依據(jù)GB50057-2010和IEC61024-1-2可按如下方法估算引下線分流系數(shù)：

頂1層、頂2層、頂3層、頂4層、頂n層（n>4）分流系數(shù)：

根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)可知：環(huán)之間的距離h為樓層高度（4.2 m），Cs與Cd應(yīng)取建筑物引下線間距的最小值（8 m）和最大值（12 m）分別代入計算。

則建筑物遭受直接雷擊時，根據(jù)雷電流在引下線中的分流情況，可計算出在不同樓層高度流經(jīng)每條引下線的最大電流強度，并估算出引下線附近的最大磁場強度（見表1）。估算公式參考無限長載流導(dǎo)體磁場強度公式：

引下線中的分雷電流強度（A）；

所考慮點至引下線的水平距離（m）。

首次雷擊時，雷電流強度遠大于后續(xù)雷擊時的雷電流強度，因此，以下估算均討論首次雷擊的情形。

根據(jù)《電子計算機場地通用規(guī)范》（GB/T2887-2000），要求機房內(nèi)磁場干擾強度不大于800 A/m。考慮最惡劣的情況，并兼顧實用性，根據(jù)被考慮點距離引下線的不同距離（典型值1～5 m），表1選取2個典型雷電流強度進行計算。其中150 kA為規(guī)范值，從表1可知，當(dāng)雷電流為150 kA時，在頂2層時距雷擊點5 m及以上，在頂3層時距雷擊點3 m及以上，在頂4層及以下樓層距雷擊點2 m及以上時，磁場強度才在安全范圍內(nèi)。

3 屏蔽網(wǎng)格尺寸與安全距離的關(guān)系

如果處于建筑物內(nèi)部的機房離引下線距離太近，其內(nèi)部的磁場強度超過800 A/m時，需在機房四周加裝六面體金屬屏蔽網(wǎng)格，使機房內(nèi)部形成防雷分區(qū)的LPZ2區(qū)，加裝的屏蔽網(wǎng)格必須使機房內(nèi)部的磁場強度滿足低于800 A/m的要求，并且在盡可能的條件下，越低越好。機房屏蔽網(wǎng)格所需的屏蔽系數(shù)SF可用下式估算：

LPZ1區(qū)內(nèi)的磁場強度，即建筑物內(nèi)部磁場強度；

LPZ2區(qū)內(nèi)的磁場強度，即加裝屏蔽網(wǎng)格內(nèi)部上限值為800A/m，這里取800A/m進行估算；

依據(jù)GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，計算所需的屏蔽系數(shù)Kc及相應(yīng)的屏蔽網(wǎng)格寬度W。

根據(jù)被考慮點距離引下線的不同距離（典型值1～5 m），表2不僅估算出該點處所需的屏蔽網(wǎng)格寬度，還給出了屏蔽網(wǎng)格內(nèi)部對應(yīng)的安全距離。150 kA和10 kA代表兩個典型雷電流強度值。

4 結(jié)語

計算表格中雷電流強度均為首次雷擊的雷電流強度，網(wǎng)格寬度和安全距離是按照屏蔽材料為鋼、銅或鋁來進行計算，材料截面積為50 mm2，根據(jù)《電子計算機場地通用規(guī)范》GB/T2887-2000，要求機房內(nèi)磁場干擾場強不大于800 A/m，表格中計算的所有屏蔽網(wǎng)格寬度和安全距離均依照屏蔽后的場強為800 A/m計算得出，設(shè)計機房的屏蔽網(wǎng)格時，為安全起見，應(yīng)當(dāng)選用小于表2中的屏蔽網(wǎng)格寬度。

參考文獻

[1] GB50057-2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].2014.

[2] GB50343-2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[3] 李承昊.智能建筑的幾種有效防雷接地技術(shù)措施[J].科技資訊，2016，14（10）：24-26.