智能建筑物的防雷保护与设计探讨

崔一民　吴海婷　李翠琴

【摘要】 本文根据智能建筑物防雷设计原则、设计依据、设计思路对其防雷保护措施进行分析，应从外部防雷、弱电防护、强电保护等方面充分考虑屏蔽、等电位连接、共用接地、合理布线、装设电涌保护器等，重点加强室内弱电子设备系统防雷电感应措施，避免和降低智能建筑物遭受雷击灾害。

【关键词】 智能建筑物；防雷设计；直击雷防护；弱电系统

引言

随着经济水平的提升及科技的快速发展，现代智能化建筑越来越多，建筑物内部的电子设备也越来越多样化，这些楼宇自控系统、消防报警系统、闭路电视监控系统、综合布线及通讯系统、门禁及保安报警系统等微电子设备耐过电压等级低、防干扰要求高，极易遭受雷击产生的雷电波入侵危害，雷电灾害频发。我国每年因建筑物内弱电设备遭受雷击破坏的事件时有发生，而且损失巨大。而防雷工程属多学科、跨部门复杂系统工程，必须采取综合治理、系统防护措施，严格遵循防雷规范规定，加强各设备系统的单独防护和综合设计，实现防雷工程的科学化、实用化和经济化。

1.智能建筑物防雷设计

1.1 防雷设计原则

①智能建筑物防雷设计以预防为主、安全第一为指导方针，遵循综合防雷系统要求，在设计前对现场雷电环境进行调查评估，确保防雷设计的合理性、科学性和实用性。

②根据智能建筑物所在区域雷电活动规律、周围环境因素和建筑内放置的电气设备等重要性以及遭受雷击后果的严重程度，分别对其采取相应的雷电防护设计。

③应参照《建筑物防雷设计规范》规定，坚持全面规划、综合防治、优化设计、技术先进、经济合理的设计原则对智能建筑物进行综合防雷设计，加强建筑物外部防雷，并针对建筑物内微电子设备进行直击雷防护、等电位连接、屏蔽、共用接地系统及安装电涌保护器等综合防雷措施，并根据微电子设备系统对雷电电磁脉冲抗扰度采取不同的防护措施，放置于不同的雷电防护区内。

1.2 防雷设计依据

防雷设计依據为：《建筑物防雷规范》GB50057-94、《电子设备雷击保护导则》GB7450-87、《计算机房防雷设计规范》GB50174-93、《计算机站场安全要求》GB9361-88、《计算机信息系统防雷保安器》GA173-1998、《电信专用房屋设计规范》YD5003-94、《移动通信基站防雷与接地设计规范》YD5068-98、《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》GB64-83、《雷电电磁脉冲的防护》IEC1312、国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92等。

1.3 防雷设计思路

要重点对屋顶作直击雷防护以及建筑物内机房进行感应雷防护；综合考虑建筑物内部整个供电系统雷电感应防护措施及等电位连接及接地系统等。

2.智能建筑物雷电防护措施

2.1 外部防雷

智能建筑物外部防雷主要为直击雷和侧击雷防护，包括接闪装置、均压环、引下线和接地装置。其中接闪装置可为避雷针、带、网，整个建筑屋面组成≤5m×5m的避雷网格，并增加天面预留接地端子数量；较高智能建筑物由于引下线较长，可将每层建筑外圈梁钢筋及适当内圈梁钢筋焊接连通形成均压环，然后与引下线连接，这样可减小引下线电感，分流并降低反击电压；引下线是用于连接接闪装置和接地装置，在设置引下线时，可尽量采用建筑物外墙柱筋作为引下线；应根据建筑物所处地理位置的土质情况、土壤电阻率，增设建筑物桩筋、承台钢筋、地梁梁筋接地体，确保接地装置均匀分布。

2.2 弱电防护

雷电击中建筑物后，约有一半以上的雷电流击中接闪器后沿敷设的引下线经接地装置泄入大地，而一部分频率成分复杂的雷电流在快速流经引下线时感应出强电磁场，直接危害电气设备及人员安全。雷电波及雷电电磁脉冲防护已成为智能建筑物防雷保护的重点，主要采取安装电涌保护器及等电位连接措施。

①电源系统防护。为将供电线路电压限制在安全水平范围内，应在线路上安装电涌保护器，通常分为三级防护：其中I级电涌保护器可将雷击产生的过电流在瞬间泄放入大地，使瞬间过电压限制在2.5KV以下；II级电涌保护器可进一步限制I级电涌保护器泄放电流后的剩余残压，控制瞬间电压在1.8KV以下，用于建筑室内一般用电设备的安全防雷；III级电涌保护器用于服务器、交换机等重要设备，装设在其前端，起到精细保护和抑制噪声作用，并进一步将残压限制在0.9KV以下，而且还能吸收非雷击操作产生的过电压。

②通信线路防护。建筑物弱电防雷保护中，通信线路电涌保护器选型和安装较为复杂，也极易发生故障，发生雷击时即使未出现雷电波入侵，也可能因设计失误或型号选取不当等造成防护失效、数据包丢失甚至是通信中断。在进行通信线路电涌保护器选择、安装时首先要详细了解相关设备，按照通信线路、通信接口、供电方式、工作频率、带宽等要求选择相应速度快、通流量大、频带宽、插入损耗小的电涌保护器。

③屏蔽、接地、等电位连接及综合布线。进出建筑物室内的电源线、信号线应置于屏蔽槽内，然后将屏蔽槽两端接地，并要求各线缆屏蔽层两端需同时接地，如果系统要求应单端接地，就必须作二次屏蔽处理。为减小防雷保护区内各金属物、系统之间电位差，可参照相关标准，将防雷保护地、防静电地、电气设备工作地等进行等电位连接，机房门窗、设备金属外壳、等电位连接端子盒和防雷保护区内所有金属物及设备系统均应就近连接等电位连接带（网），使机房内各接地线之间的电位达到均衡，及时将积聚在地板表面及电气设备外壳上的静电电荷泄流入地。

2.3 强电保护

①高压电缆接入点和室内变压器高压侧需安装防雷器，而且低压侧也应装设必要的防雷器，分别在各楼层分配电间、计算机房、闭路电视监控间、消防监控间等弱电设备机房设计安装第II级、III级电涌保护器。

②要求必须将各高低压电缆线路金属保护层于配电主干线进、出线处与接地端子进行连接，采用4mm?的多股铜线作为干线电缆屏蔽层，连接至接地汇流排，同时必须保证电缆屏蔽层电气通路。非屏蔽干线电缆线路需敷设金属线槽或穿金属管，金属线槽或金属管接头处要进行牢固连接，以保证电气连通，而且电缆线路经过配线间时必须采用6mm?辫式铜带与接地装置相连。

③市电主接地网应通过采用 16镀锌圆钢的接地母线，与智能建筑物接地网变配电间接地母线作必要的焊接连通。

3.防雷装置日常维护及检测

新建、改建或扩建智能建筑物防雷工程应按照文件规定获得气象部门的行政许可，经防雷中心技术评价后，由具有防雷施工资质的防雷机构进行设计施工，最后由防雷检测机构进行检测，合格后才能投入使用；建筑物内信息系统建设前，应提前或同步开展防雷系统建设。智能建筑物所在小区或物业管理部门应安排雷电灾害防御责任人，专门负责防雷装置日常维护及报检工作，定期或不定期检查安装强、弱电电涌保护器运行情况，发现损坏应及时向防雷施工部门上报进行更换。每年雷雨季来临前，由气象部门防雷检测机构定期进行防雷检测，对防雷装置是否符合国家规范要求进行评估。发生雷击事故后，要及时、如实的上报气象主管部门，开展灾情调查、分析、处理及评估，避免再次遭受雷击。

参考文献

[1] 陈一才. 《高层建筑电气设计手册》. 中国建筑工业出版社，1990

[2] 朱文超，甘晓英，刘艳辉. 智能建筑物防雷设计与施工[J]. 科技与生活，2011（15）