雷電防護技術在智能建筑中的應用

黃雷 伍肇雄

摘 要：隨著科學技術水平的快速發展，雷電對智能建筑物的危害程度逐漸加深，在造成巨大經濟損失的同時，還會危機生命，嚴重影響著人們日常生活的進行。本文分別從智能建筑物外部防雷和內部防雷兩個方面對雷電防護技術在智能建筑物的應用進行了分析，以確保建筑物和人們生命財產安全。

關鍵詞：外部防雷；內部防雷；智能建筑；應用

雷電在雷暴中產生，而雷暴天氣在形成的過程中往往需要伴隨強對流天氣，是由大氣環流和當地氣象因素共同決定。雷暴是積雨云中云與云之間或者云與大地之間產生的一種放電現象，同時伴有火花放電，一旦有巨大的電流通過時，會使空氣急速膨脹進而產生巨大的響聲，也是人們熟悉的雷電。雷電是一種破壞力極大的自然現象，其產生的電壓高達數百萬伏，瞬間電流則達到數十萬安培。全世界每年因雷電災害造成的損失巨大，因此雷電災害已經成為聯合國公布的十種最嚴重的自然災害之一。近些年來，智能建筑物如雨后春筍般開始大量涌現，智能建筑物內包含有很多微電子設備、計算機和網絡系統，自身的耐低壓和防干擾的能力都相對較低，很容易受到雷電的危害。雷擊發生時，雷電中的強雷電流將會通過電話線、金屬管道、輸電電纜、通信線纜等進入到室內，電磁感應現象則會危害計算機網絡、工業控制系統以及通訊設備等的安全。為了確保智能建筑物安全，做好雷電防護刻不容緩。

1 智能建筑物外部防雷設計

1.1 接閃器

為了確保智能建筑物內部設備安全，智能建筑物外部主要是通過雷電接閃系統來預防直接雷擊。接閃器是由接閃帶（線）、接閃網、接閃桿、金屬構件和金屬屋面等組成。接閃桿可以將雷電中的雷電流引向自身而確保保護區內保護對象安全，為了避免保護對象遭受雷擊，應保證接閃桿的高度適宜，接閃桿高度增加后，自身遭受雷擊的概率也會提升。在防護直擊雷時盡量選用接閃網或接閃帶，采用接閃桿時應選用短針多針保護，以降低被雷電擊中的概率。當前，具有氣隙放電、降低阻抗限流等的接閃桿得到了應用，可以有效減少地電位反擊和二次感應雷擊的危害。應始終確保建筑物頂部的金屬設備和金屬構件均在避雷裝置的保護范圍內，若不在，應對接閃器進行等電位連接；應保證被保護設備與避雷裝置間的距離在規定范圍內；若智能建筑物是第二、三類防雷建筑物，可以直接選用金屬屋面作為接閃器；若屋面的鋼板厚度不足0.5mm，應新增其它防雷裝置。

1.2 引下線

連接接閃器與接地裝置間的金屬導體是引下線，其作用是將接閃器接閃的雷電流安全的引導入地。引下線直徑和數量直接對雷電流分流效果產生影響，引下線數量越多，通過每根引下線上的電流就會減少，引下線之間的感應范圍和強度均會降低。為了降低雷電對智能建筑物的危害，在確保引下線間距同規定要求相符的基礎上，可以適當增加引下線數量。若智能建筑物是鋼筋混凝土結構可以選擇鋼筋作為引下線，在節約資源的同時，還能提升防雷效果。可以選擇智能建筑物內的鋼筋、鋼梁、鋼柱等金屬構件或幕墻的金屬立柱作為引下線，應保證各個部件間的電氣連通。

1.3 接地

不管是何種類型的建筑物，接地設計在供電系統中均占據重要地位，直接對供電系統的安全性和可靠性產生影響。智能建筑物內部安裝有很多自動化設備，在電源和接地中應考慮電磁兼容和過電壓保護。接地系統的主要作用是將雷電中的雷電流泄放進入大地。接地主要有共用接地和獨立接地，后者不利于過電壓保護。接地裝置的設計應優先選用建筑物自然接地體，一旦建筑物自然接地體達不到要求應增設人工接地體。當前，人們大都選用共用接地系統，也就是將防雷接地、電源工作接地、電子設備信號接地及各種裝置的外殼均接入到建筑物基礎或室外接地裝置上。假如在弱電設備處不存在共用接地，應單獨設置接地體。

2 智能建筑物內部防雷設計

除了做好智能建筑物外部防雷外，還要做好內部防雷。內部防雷主要包括有防雷電感應、防雷電反擊、防雷電高電位入侵。智能建筑物內部防雷技術主要有：屏蔽、等電位連接、合理布線和安裝浪涌保護器。

2.1 屏蔽

在智能建筑物雷電防護中，屏蔽也是重要的防雷技術之一。對智能建筑物的電氣線路和電子設備進行合理屏蔽可以有效防止雷電電磁干擾。通常情況下，建筑物內的電氣主干線大都是沿著建筑物的電氣豎井進行敷設，應盡量遠離引下線主筋位置。做好穿線鋼管、金屬線槽與各樓層等電位連接板、接地母線之間的連接。做好配電線路、配電設備等的防雷電波侵入，線路穿管配電盤后應穿鋼管，分別將鋼管兩端與配電盤外殼和用電設備外殼相連，并與最近的建筑物鋼筋連接。將過電壓保護器設置在配電盤內的開關電源和外殼之間。

2.2 等電位連接

等電位連接是確保建筑物內各個部位的電位相等，避免建筑物內產生反擊電壓和危害人身安全的接觸電壓，同時還有能效避免雷電電磁脈沖。可以選用建筑物內部或其上的金屬部件進行連接，組成網格狀的低阻抗等電位連接網絡，并與接地裝置構成接地系統。將建筑物的接閃裝置分別與梁、板、柱和基礎內鋼筋進行可靠的焊接，將建筑物內各種設備金屬外殼和金屬管線進行焊接，確保建筑內各個部件的等電位連接良好。

2.3 合理布線

為了增強智能建筑物的屏蔽可靠性水平，對電線進行穿金屬管引入；在智能建筑物中心處布置主干線的垂直部分，還要確保主干線同引下線之間的距離符合規范要求，若管線線路過長，應分別做好線路兩端的接地；做好天線線路和電源線路的引入；布置電子信息系統線纜時，盡量減少因線纜自身形成的電磁感應環路面積；將壓敏電阻和避雷器等裝置分別安裝在重要線路上，以提升防雷效果。

2.4 電涌保護器

電涌保護器的主要作用是在等電位系統中連接被保護系統，確保設備各個端口的電位相等，將雷電中的雷電流泄放到大地中，降低設備端口的電位差，以確保設備安全。智能建筑物中需要安裝多級浪涌保護器。分別在智能建筑物總配電連接箱和分配電柜內安裝浪涌保護器，作為第一級雷電防護；在信息機房和各類控制室的配電柜內安裝浪涌保護器，作為第二級雷電防護；在特殊保護儀設備終端處安裝浪涌保護器，作為第三級雷電防護。應保證連接浪涌保護器和等電位連接的導線盡可能短且直，以不高于1m為宜。安裝浪涌保護器時需多級配合，若存在續流，應在線路中串聯退耦裝置。

3 結論

智能建筑物在社會經濟發展中發揮著重要作用，而雷電防護則是一個系統性工程，在確保智能建筑物安全中占據主導地位。隨著人們生活水平的增強，建筑物內的電子設備越來越多，對雷電防護也提出了更高的要求，防雷人員應充分考慮智能建筑物雷擊環境，嚴格按照防雷技術要求進行，確保智能建筑物防雷工作不斷得到完善。

參考文獻

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作者簡介

黃雷（1991-），男，漢族，江西省高安市人，本科，助理工程師，從事雷電防御工作。