基于智能建筑的雷電防護設計分析

1、<p>　　基于智能建筑的雷電防護設計分析</p><p>　　[摘 要]雷電對高層建筑物的危害很大，只有通過對其進行綜合防雷設計，才可能將雷電災害降低到最低程度。本文首先分析了雷電災害對智能建筑的危害，進而就智能建筑的雷電防護形式以及雷電防護設計進行了論述。 </p><p>　　[關鍵詞]智能建筑；雷電危害；防護設計 </p><p>　　中圖分類號：

2、TM725 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）43-0024-01 </p><p>　　一、 雷電對智能建筑的危害 </p><p>　　1.直擊雷擊是指雷云之間或雷云與地之間與建筑物的某一點放電。其主要危害有： </p><p>　　（1）強大的雷電流通過被擊物體時產生熱效應，這種熱效應所產生巨大的熱量會使被擊物體溫度突升，甚至引起火災。

3、</p><p>　?。?）達數十甚至數百千安雷電流通道，會使空氣急劇膨脹，并以超生速向四周擴散，其外圍附近的冷空氣被強烈壓縮，形成“激波”，它會破壞其附近的建筑物、人員、樹木等。 </p><p>　?。?）雷電流通過導體產生的雷電電磁場，產生電動力效應，會使處在其中的導體受力變形甚至折斷。 </p><p>　　2.感應雷擊是指雷電通過靜電感應或電磁感應對被擊物

4、體的損壞。據統(tǒng)計：在整個瞬變脈沖事故中雷擊產生過電壓約占20？左右。感應雷擊其主要危害有： </p><p>　?。?）在雷云出現后，雷云下的建筑物由于靜電感應作用而帶上大量相反電荷，雷擊過后，雷云所帶的電荷與地很快中和，而地上某些局部上的感應電荷，由于與大地間電阻較大，而且不能在同樣短的時間內相互消失，形成了局部地區(qū)高的感應電壓，該電壓達數十千伏至數百千伏，這樣高的的電壓可使接地不良的電氣系統(tǒng)遭受破壞。根據《建

5、筑物防雷設計規(guī)范 GB50057-2010》中的公式，防雷裝置地上高度hx處的電位，可以看出，僅接地裝置上的電位升高100 kV，30m高度的電位就達775 kV，也正是由于高電位引入、反擊、感應、耦合等二次效應，對電氣設備及人員危害極大。 </p><p>　?。?）雷電產生電磁感應的破壞。由于雷電有極大的峰值和徒度，在其周圍形成強大的變化的電磁場，處在變化電磁場中的導體會感應出較大的電壓，該電壓由導線可傳至較

6、遠電氣設備。根據報告研究表明：當電磁感應強度B為0.03GS時，計算機會產生誤動作，當B為2.4GS時，計算機芯片會產生永久性損壞。 </p><p>　　（3）雷電產生地電位反擊的破壞。智能建筑內計算機及微電子設備均要求有“干凈”的地，如果在建筑不同接地系統(tǒng)被泄入雷電流時，引起電位不均，高電位的地會反擊地電位的地，導致電氣設備損壞。 </p><p>　　二、 雷電易發(fā)生場所分析 <

7、;/p><p>　　一般來說，雷擊容易發(fā)生在土壤電阻率較小和土壤電阻率變化明顯的地方。有金屬礦床的地區(qū)、河床、地下水出口處、山坡與稻田接壤處、山坡和山腳下、河邊、湖邊、海邊、低洼地區(qū)和地下水位高的地方，都是容易遭受雷擊的地方。一些孤立的鐵塔、煙囪等高大建（構）筑物以及高大的樹木，也容易遭受雷擊。具體主要包括： </p><p>　　1.高聳突出的建筑物，如水塔、電視塔、高聳的廣告牌等； <

8、;/p><p>　　2.內部有大量金屬設備的房屋，比如金屬加工車間、計算機房； </p><p>　　3.孤立、突出在曠野的建筑物以及自然界中的樹木，比如風力發(fā)電機組、通訊基站； </p><p>　　4.架空輸電線路、電視機天線和屋頂上的各種金屬突出物，如電力線路、旗桿等； </p><p>　　5.建筑物屋面突出部位和物體，如煙囪、管道、太陽

9、能熱水器，還有屋脊和檐角等。 </p><p>　　三、 建筑物雷電防護的形式 </p><p>　　建筑物防雷裝置由直擊雷、側擊雷和感應雷三大防護部分組成。 </p><p>　　1.直擊雷：雷電擊中建筑物的天面部分；雷云和地面凸出物間的電場強度達到空氣的擊穿強度時，產生的放電現象稱為直擊雷； </p><p>　　2.側擊雷：雷擊的一種，

10、建筑防雷有直面雷擊（就是直接打在樓頂的）側雷擊就是從側面打來的，因為一般建筑比較高，頂避雷帶并不能完全保護住樓體，所以側面擊雷就需要加設保護。 </p><p>　　3.感應雷：也稱為雷電感應或感應過電壓。它分為靜電感應雷和電磁感應雷。 </p><p>　　（1）靜電感應雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導線或其他導電凸出物頂部感應出大量電荷引起的。它將產生很高的電位。 </p

11、><p>　?。?）電磁感應雷：是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。雷電感應引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產生放電火花，引起火災、爆炸或造成觸電事故。 </p><p>　　四、 智能建筑雷電防護設計分析 </p><p>　　1. 雷電防護設計方法 </p>

12、<p>　　（1）外部防雷措施。建筑物本身的防雷，按照國家標準GB50057-2010（建筑物防雷設計規(guī)范）的要求，該業(yè)務技術大樓為第幾類防雷建筑物，防護10/350μs直擊雷首次雷電流為150KA。所以，必須建設防雷設施，設計由避雷網（帶）、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎的鋼筋網與屋面板鋼筋等應構成一個整體，形成了一個稀疏的法拉第籠。天線的防雷，主要通過可靠接地、安裝直擊雷防護裝置。 </p><p&

13、gt;　　（2）內部防雷。①接地系統(tǒng)：建筑物內電子設備的信號接地、邏輯接地、功率接地、屏蔽接地和保護接地一般合用一個接地系統(tǒng)，與主筋相連，采用埋地鎧裝電纜，金屬管接地。電纜屏蔽層必須接地。為了避免產生干擾電流，信號電纜和1MHz及以下的低頻電纜應按一點接地。對于1MHz以上的電纜，為了保證屏蔽層為地電位，應采用多點接地方式。接地電阻值的確定，首先要考慮的是防雷防靜電接地對接地沖擊電阻的要求，同時要考慮大樓內各種設備的穩(wěn)定運行，避免接入接

14、地系統(tǒng)的設備受外界干擾，防止對電氣參數敏感的設備出現性能上的不穩(wěn)定，綜合各種因素決定接地電阻值≤1歐姆。②等電位連接系統(tǒng)：就建筑物而言，這時可以以地梁或環(huán)型基礎主鋼筋作為總等電位連接帶（設引出端子）。按照GB50057-2010的規(guī)定，當外來導電物在不同地點進入建筑物時，宜設若干等電位連接帶，并應將其就近連到環(huán)型接地體、內部環(huán)型導體或此類鋼筋上，對于埋地進入建筑物的外來導電物，實質上等同于以地梁或環(huán)型基礎主鋼筋作為總等電位連接帶。 &l

15、t;/p><p>　　2. 綜合布線系統(tǒng) </p><p>　　綜合布線系統(tǒng)包括六個子系統(tǒng)：工作區(qū)子系統(tǒng)，水平子系統(tǒng)，管理區(qū)子系統(tǒng)，垂直主干線子系統(tǒng)，設備間子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)。為現代智能建筑它是一個綜合性很強的集合體。為了不至于線路間的相互干擾而影響正常工作，各種線路應保持相應的距離，在不能保證距離時，必須有分別的屏蔽措施。同時要注意電源線路及其它的外引通信線路，會在雷擊發(fā)生時由引入的雷電電磁

16、脈沖說做成的干擾。 </p><p>　　3. 供配電系統(tǒng)的防雷 </p><p>　　由于供電系統(tǒng)復雜，線路四通八達，極易遭雷擊。供電系統(tǒng)的內、外部浪涌會對一些敏感的電子設備造成損壞，即使是很窄的過電壓沖擊也會造成設備的電源部分或整個電子設備的破壞?，F場的電源一般有監(jiān)控中心的電源系統(tǒng)供給，因此供電線路較長，所以此段線路感應的雷電流可能會造成對前端設備監(jiān)控中心的設備造成沖擊，因此需要在監(jiān)控

17、中心的總供電輸出端和現場設備的供電端安裝電源SPD。 </p><p>　　4. 弱電系統(tǒng)的防雷 </p><p>　　計算機網絡系統(tǒng)的防雷保護包括機房、機房內電源、信號線。由交流電源供電線路入侵，相線與零線之間、相線與地線之間、相線與相線之間、零線與地線之間產生雷電過電壓，在220/380伏電源線上出現的雷電過電壓平均可達數萬伏，對計算機及網絡系統(tǒng)可造成毀滅性（無可修復性）打擊；由計算機

18、其他線路入侵；地電位反擊電壓通過接地體入侵。通信機房的防雷對象主要有網絡設備、通信設備、自動化設備、相關的電源等附屬設備及其相互傳輸各類信號的線纜。程控交換系統(tǒng)：天饋系統(tǒng)主要是指收發(fā)信天線和連接天線與收發(fā)信機的傳輸線，一般均應由天線、饋線、天線塔等幾個要素構成。天饋系統(tǒng)的防雷主要使天線處在避雷針的保護范圍之內；選用合適的SPD使得天饋系統(tǒng)安全工作。 </p><p><b>　　結語 </b>