基于智能建筑的雷電防護設(shè)計分析

1、<p>　　基于智能建筑的雷電防護設(shè)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(shè)計，才可能將雷電災(zāi)害降低到最低程度。本文首先分析了雷電災(zāi)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(shè)計進行了論述。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]智能建筑；雷電危害；防護設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：

2、TM725 文獻標(biāo)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>　?。?）強大的雷電流通過被擊物體時產(chǎn)生熱效應(yīng)，這種熱效應(yīng)所產(chǎn)生巨大的熱量會使被擊物體溫度突升，甚至引起火災(zāi)。

3、</p><p>　?。?）達數(shù)十甚至數(shù)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>　　（3）雷電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的雷電電磁場，產(chǎn)生電動力效應(yīng)，會使處在其中的導(dǎo)體受力變形甚至折斷。 </p><p>　　2.感應(yīng)雷擊是指雷電通過靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)對被擊物

4、體的損壞。據(jù)統(tǒng)計：在整個瞬變脈沖事故中雷擊產(chǎn)生過電壓約占20？左右。感應(yīng)雷擊其主要危害有： </p><p>　　（1）在雷云出現(xiàn)后，雷云下的建筑物由于靜電感應(yīng)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(yīng)電荷，由于與大地間電阻較大，而且不能在同樣短的時間內(nèi)相互消失，形成了局部地區(qū)高的感應(yīng)電壓，該電壓達數(shù)十千伏至數(shù)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(jù)《建

5、筑物防雷設(shè)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(yīng)、耦合等二次效應(yīng)，對電氣設(shè)備及人員危害極大。 </p><p>　　（2）雷電產(chǎn)生電磁感應(yīng)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(dǎo)體會感應(yīng)出較大的電壓，該電壓由導(dǎo)線可傳至較

6、遠(yuǎn)電氣設(shè)備。根據(jù)報告研究表明：當(dāng)電磁感應(yīng)強度B為0.03GS時，計算機會產(chǎn)生誤動作，當(dāng)B為2.4GS時，計算機芯片會產(chǎn)生永久性損壞。 </p><p>　?。?）雷電產(chǎn)生地電位反擊的破壞。智能建筑內(nèi)計算機及微電子設(shè)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(dǎo)致電氣設(shè)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(gòu)）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(nèi)部有大量金屬設(shè)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(fēng)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(cè)擊雷和感應(yīng)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(chǎn)生的放電現(xiàn)象稱為直擊雷； </p><p>　　2.側(cè)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?shù)模﹤?cè)雷擊就是從側(cè)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(cè)面擊雷就需要加設(shè)保護。 </p><p>　　3.感應(yīng)雷：也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。 </p><p>　?。?）靜電感應(yīng)雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。 </p

11、><p>　?。?）電磁感應(yīng)雷：是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)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(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。雷電感應(yīng)引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。 </p><p>　　四、 智能建筑雷電防護設(shè)計分析 </p><p>　　1. 雷電防護設(shè)計方法 </p>

12、<p>　?。?）外部防雷措施。建筑物本身的防雷，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057-2010（建筑物防雷設(shè)計規(guī)范）的要求，該業(yè)務(wù)技術(shù)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(shè)防雷設(shè)施，設(shè)計由避雷網(wǎng)（帶）、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與屋面板鋼筋等應(yīng)構(gòu)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(nèi)部防雷。①接地系統(tǒng)：建筑物內(nèi)電子設(shè)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(chǎn)生干擾電流，信號電纜和1MHz及以下的低頻電纜應(yīng)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(yīng)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(nèi)各種設(shè)備的穩(wěn)定運行，避免接入接

14、地系統(tǒng)的設(shè)備受外界干擾，防止對電氣參數(shù)敏感的設(shè)備出現(xiàn)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(chǔ)主鋼筋作為總等電位連接帶（設(shè)引出端子）。按照GB50057-2010的規(guī)定，當(dāng)外來導(dǎo)電物在不同地點進入建筑物時，宜設(shè)若干等電位連接帶，并應(yīng)將其就近連到環(huán)型接地體、內(nèi)部環(huán)型導(dǎo)體或此類鋼筋上，對于埋地進入建筑物的外來導(dǎo)電物，實質(zhì)上等同于以地梁或環(huán)型基礎(chǔ)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(shè)備間子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)。為現(xiàn)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(yīng)保持相應(yīng)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(fù)雜，線路四通八達，極易遭雷擊。供電系統(tǒng)的內(nèi)、外部浪涌會對一些敏感的電子設(shè)備造成損壞，即使是很窄的過電壓沖擊也會造成設(shè)備的電源部分或整個電子設(shè)備的破壞。現(xiàn)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(yīng)的雷電流可能會造成對前端設(shè)備監(jiān)控中心的設(shè)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(xiàn)場設(shè)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷保護包括機房、機房內(nèi)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(chǎn)生雷電過電壓，在220/380伏電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達數(shù)萬伏，對計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成毀滅性（無可修復(fù)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、自動化設(shè)備、相關(guān)的電源等附屬設(shè)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(yīng)由天線、饋線、天線塔等幾個要素構(gòu)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(nèi)；選用合適的SPD使得天饋系統(tǒng)安全工作。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b>