智能建筑雷电防护设计

【摘 要】随着我国经济的快速发展，我国建筑行业也在快速发展，现代高层建筑作为信息时代的必然产物，建筑物的多功能化程度随科学技术的发展而逐步提高，建筑的雷电防护问题是一项将高压强电与低压弱电相结合的多学科汇集、又十分复杂的系统工程，因而对高层建筑的雷电保护也相应的更加复杂多变。主要介绍了雷电基础知识，智能建筑的防雷设计理念，提出了高层楼宇雷电防护设计的措施。

【关键词】配电系统；等电位连接；雷电保护

雷电的破坏包括：直击雷破坏；闪电感应；闪电静电感应； 闪电电磁感应；闪电电涌侵入的破坏。

针对雷电的危害，我们认为防雷必须是全面的。主要包括以下六方面：控制雷击点（采用大保护范围的避雷针）；安全引导雷电流入地网；完善的低阻地网；消除地面回路；电源的浪涌冲击防护；信号及数据线的瞬变保护。

1.雷电防护设计

1.1雷电防护设计方法

1.1.1外部防雷措施

建筑物本身的防雷，按照国家标准[1]GB50057-2010（建筑物防雷设计规范）的要求，该业务技术大楼为第几类防雷建筑物，防护10/350μs直击雷首次雷电流为150KA。所以，必须建设防雷设施，设计由避雷网（带）、避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与屋面板钢筋等应构成一个整体，形成了一个稀疏的法拉第笼。天线的防雷，主要通过可靠接地、安装直击雷防护装置。

1.1.2内部防雷

（1）接地系统：建筑物内电子设备的信号接地、逻辑接地、功率接地、屏蔽接地和保护接地一般合用一个接地系统，与主筋相连，采用埋地铠装电缆，金属管接地。电缆屏蔽层必须接地。为了避免产生干扰电流，信号电缆和1MHz及以下的低频电缆应按一点接地。对于1MHz以上的电缆，为了保证屏蔽层为地电位，应采用多点接地方式。

接地电阻值的确定，首先要考虑的是防雷防静电接地对接地冲击电阻的要求，同时要考虑大楼内各种设备的稳定运行，避免接入接地系统的设备受外界干扰，防止对电气参数敏感的设备出现性能上的不稳定，综合各种因素决定接地电阻值≤1欧姆。

（2）等电位连接系统：就建筑物而言，这时可以以地梁或环型基础主钢筋作为总等电位连接带（设引出端子）。按照GB50057-2010的规定，当外来导电物在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位连接带，并应将其就近连到环型接地体、内部环型导体或此类钢筋上，对于埋地进入建筑物的外来导电物，实质上等同于以地梁或环型基础主钢筋作为总等电位连接带。

1.2综合布线系统[2]

综合布线系统包括六个子系统：工作区子系统，水平子系统，管理区子系统，垂直主干线子系统，设备间子系统建筑群子系统。为现代智能建筑它是一个综合性很强的集合体。为了不至于线路间的相互干扰而影响正常工作，各种线路应保持相应的距离，在不能保证距离时，必须有分别的屏蔽措施。同时要注意电源线路及其它的外引通信线路，会在雷击发生时由引入的雷电电磁脉冲说做成的干扰。

1.3供配电系统的防雷

由于供电系统复杂，线路四通八达，极易遭雷击。供电系统的内、外部浪涌会对一些敏感的电子设备造成损坏，即使是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源部分或整个电子设备的破坏。现场的电源一般有监控中心的电源系统供给，因此供电线路较长，所以此段线路感应的雷电流可能会造成对前端设备监控中心的设备造成冲击，因此需要在监控中心的总供电输出端和现场设备的供电端安装电源SPD。

1.4弱电系统的防雷

计算机网络系统的防雷保护包括机房、机房内电源、信号线。由交流电源供电线路入侵，相线与零线之间、相线与地线之间、相线与相线之间、零线与地线之间产生雷电过电压，在220/380伏电源线上出现的雷电过电压平均可达数万伏，对计算机及网络系统可造成毁灭性（无可修复性）打击；由计算机其他线路入侵；地电位反击电压通过接地体入侵。通信机房的防雷对象主要有网络设备、通信设备、自动化设备、相关的电源等附属设备及其相互传输各类信号的线缆。程控交换系统：天馈系统主要是指收发信天线和连接天线与收发信机的传输线，一般均应由天线、馈线、天线塔等几个要素构成。天馈系统的防雷主要使天线处在避雷针的保护范围之内；选用合适的SPD使得天馈系统安全工作。

2.防雷设计方案

2.1外部防雷

大楼屋面一般采用避雷带和避雷短针相结合保护，屋顶避雷带部分采用Ф10圆钢暗敷，部分采用Ф12镀锌圆钢暗敷，沿女儿墙及屋面不大于10×10m的网格敷设，女儿墙避雷带支架高出顶面0.1m，支架间距为1m，转角处间距为0.5m，网格支架间距为2m。自45m以上每层利用圈梁内两根主筋焊接成环状作为防雷电侧击避雷带。

防雷接地引下线利用柱内二根以上主筋，，并预留接地电阻测试点，采用避雷针或网通过全部立柱基础的钢筋（单独的引下线）作为接地体，将强大的雷电流引入大地，其接地电阻不应大于1欧姆。避雷针、引下线与接地级各连接处应可靠跨焊。

2.2内部防雷

2.2.1接地保护系统[3]

智能建筑采用TN-S系统供电[4]。变配电所、消防控制室、信息机房、电话总机房、闭路电视机房、广播机房、BA机房、电梯机房等均利用基础钢筋作为共用接地极，电器设备的工作接地及保护接地与建筑物防雷接地均利用大楼的桩基，承台内的钢筋及地梁内的主筋连通作为接地系统的接地装置，接地电阻不应大于1欧姆。

2.2.2供配电系统的防雷

采用多级保护的方式进行保护。从总配电房到各楼层，机房及重点设备场所均安装浪涌保护器。注意能量配合：第一级防护，总配电房：雷电通流量不低于60KA；第二级防护，楼层分配电箱：其雷电通流容量不低于40KA；第三级防护，机房、重要设备集中的场所。防雷插座：重要设备前端。

2.2.3弱电系统的防雷

计算机网络系统的防雷保护：根据该大楼的具体情况，选择网络信号避雷器；网络机房：网络端口（服务器、交换机）；终端设备网络端口（服务器、重要PC机）。通信机房的雷电防护350M集群通信（天线端（高频头）、天馈线在通讯机房的设备入户端），程控交换机（与电信为光缆，可以不考虑。如为电缆，则应在通信总线入户端安装SPD）（配线架安装SPD），在值班室等重要话机前端安装SPD。

3.结束语

建筑物其安全要求相对较高，而据统计雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势[5]，对人、设备和网络的安全都要注重，否则会造成很大的经济损失和人员伤亡。本文主要介绍了在智能建筑与雷电防护的结合方面，在外部设施及其各个系统中，应用不同的防雷方案以起到对设备的相应保护，从评估到设计、施工再到应用，建筑物雷电防护都是不可忽视的重要安全保障。各个系统设备的电器保护也极为重要，我们在做好防雷保护安装工作后，还要实时监控各设备的运行情况，尤其是雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，测量其接地电阻的大小，如果发现问题应及时处理，总之智能楼宇的防雷保护不容忽视。

【参考文献】

[1]GB50057-2010，建筑物防雷设计规范（2011年版）[S].

[2]刘国林.综合布线系统工程设计（修订版）[M].北京：电子工业出版社，2001.

[3]GB50343-2004，电子信息系统防雷设计规范[S].

[4]GB14050-93，系统接地的形式及安全技术要求[S].