智能建筑的防雷与接地方法探讨

吴剑云

（福建博城建筑工程有限公司）

智能建筑的防雷与接地方法探讨

吴剑云

（福建博城建筑工程有限公司）

智能建筑通过建筑平台为人们提供舒适安全方便的办公、生活环境。为保证建筑内各智能化系统能正常地运行和人身、设备安全必须做好相应的防雷与接地系统。本文结合实际工程对智能建筑防雷与接地的做法谈谈笔者的观点和具体实施。

智能建筑；防雷；等电位；接地；防静电

引言

智能建筑融合了办公自动化、信息网络系统、综合布线系统、卫星通信系统、火灾自动报警系统等，通过建筑平台为人们提供舒适安全方便的办公、生活环境。尽管目前我国智能化建筑还在初级阶段，但是已经运用了很多的新技术，设备的成本就比较高，而雷电对于智能建筑中大量存在的电子设备系统有较大影响，是影响现代化的智能建筑的重大安全隐患，故为保证建筑内各智能化系统能正常的运行和人身、设备安全必须做好相应的防雷与接地系统。

1　工程概况

本智能大楼工程为业务技术大楼，地处福州市，东西长180m，南北长185m，建筑高度为78m，年平均雷暴为49.3，本楼预计雷击次数0.29次/a。

2　智能建筑防雷接地概述

2.1雷电现象及分类

所谓雷电现象，就是雷云与雷云之间以及雷云和大地之间的一种放电现象。直击雷和感应雷是雷电波入侵建筑物内电气设备的两种形式。根据雷电理论及大楼特点，该智能大楼雷电过电压侵袭的主要途径有下面这几种：直击雷的侵袭、雷电感应、雷电波侵入、等电位反击等。雷电电流的侵入如图1所示。

图1　雷电电流的侵入途径

2.2智能建筑防雷与接地组成

智能建筑中智能化系统的电气设备的接地系统，一般分功能性接地、直流接地、保护性接地和防雷接地，接地系统直接影响到智能化系统的正常运行和人身安全。智能建筑防雷与接地包括智能化系统的接地装置、接地线、等电位连接、屏蔽设施和电涌保护器以及一些其它的连接导体构成。接地装置包括接地线和接地体两部分组成，防雷就是充分利用建筑物的防雷装置：接闪器（避雷针、避雷网等）、引下线、接地装置，把雷电流的巨大能量通过建筑物的接地系统，迅速传到地下，从而防止建筑物受雷击破坏。接地装置是保障智能设备安全运行的重要措施。智能建筑防雷接地系统设计需要注意以下条件：①要按照正确的操作流程进行安装；②保障智能建筑物中的设备、保证管理区有正确的接地入口。

3　智能建筑电气的防雷与接地方法

3.1智能建筑的外部防雷接地技术

3.1.1接地装置

当采用共用接地方式时，其接地电阻应以该种接地系统中要求接地电阻最小的接地电阻值为依据，当与防雷接地系统共用时，接地电阻值不应大于1Ω。该大楼工程采用TN-S系统，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线。

3.1.2引下线

防雷接地引下线一般有两种方式：①在施工时采用柱子内部的对角两根主钢筋作为引下线。柱子下端的钢筋要和承台内钢筋及桩基内主筋连接起来合为一体，形成接地体。柱子上端与建筑物顶层防雷接闪器连接。这种方法有较多的雷电流泄漏点，对建筑外观没有多大影响，在施工上比较方便。②沿外墙明敷设镀锌圆钢或镀锌扁钢作为防雷接地引下线，引下线间距不超过18m，这种方法比较适合空间面积比较窄小的塔楼建筑。

由于本工程为二类防雷建筑物，要求自45m以上每层利用圈梁内两根主筋焊接成环状形成闭合回路作为防雷电侧击均压环，并与防雷装置引下线连接，且电气、电信竖井应与每层楼板钢筋作等电位联结。防雷接地引下线利用柱内两根对角主筋，共有31根，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1Ω。避雷针、引下线与接地级各连接处跨焊要可靠稳固。

3.1.3接闪器

现代的智能建筑中还有利用屋顶建筑装饰作为接闪器，既美观又能起到防雷接地的功效。接闪器的形式并不重要，重要的是接闪器的耐流和耐压能力。由于雷电的持续性，接闪器的连续接闪能力也是考量接闪器功效的重要指标。智能建筑通常都采用一级负荷，因此在防雷接地设计施工过程中，应当在建筑的屋檐、屋脊、阴阳角等部位都设置避雷接闪装置。该智能大楼屋面采用避雷带和避雷短针相结合保护，屋顶避雷带部分采用φ12圆钢暗敷，沿女儿墙及屋面不大于10m×10m的网格敷设，但不得利用安装在接收无线电视广播的共用天线杆顶上的接闪器保护建筑物。

3.1.4避雷针

广西探索推进区域村镇建设较早。从2010年底到现在，广西村镇建设经历了从特色名镇名村、美丽广西乡村到如今的广西特色小镇的发展过程。2017年出台的《意见》对广西特色小镇做了明确界定。

智能建筑中有很多精密的电子设备，而且重要性也很高，但是一般绝缘水平较低。很多集成电路的芯片的绝缘水平只有十几伏，但是雷电形成的电压高达几万伏，这足以给电子设备带来严重的损坏，所以智能建筑必须有防雷接地系统。在设计上特别重视设备的隔离，防雷系统和电子设备要尽量保持距离，智能建筑要设计为多层次、等电位、均压环的防雷屏蔽结构。为了避免雷电的侵入，各种需要进入建筑物的线路和金属管道必须全线埋入，在入端口要将金属管道、钢管以及电缆的金属皮。当引入时，电缆的长度不能小于15m，将避雷针安装在架空线路和电缆的连接处，避雷针与绝缘子铁脚接地时连在一起，冲击接地电阻不能大于10Ω。避雷针通常采用圆钢或钢管制成，其直径为针长1m以下，圆钢直径≥12mm、钢管直径≥20mm；针长1～2m，圆钢直径≥16mm、钢管直径≥25mm。

3.1.5屋顶设备及机房的防雷措施

微波站、电视差转台、卫星通信地球站、广播电视发射台、移动通信基站等设施的机房屋顶应设避雷网，其网格尺寸不应大于3m×3m，且应与屋顶四周敷设的闭合避雷带焊通。当天线塔位于屋顶上时，天线塔四角应在屋顶与雷电流引下线分别就近连通。布置接闪器时应优先采用避雷网、避雷带或避雷针，并按不同建筑防雷类别的滚球半径，采用滚球法计算接闪器的保护范围。由于本工程为二类防雷建筑，则滚球半径按45m。根据该大楼的实际情况，T型天线在楼顶，在楼顶高5.8m。选择高度为10m的避雷针安装在大楼的屋面，避雷针距天线8m，如图2所示。

图2　天线避雷针保护范围示意图

室外智能化装置如摄像机、卫星接收天线等应有防雷保护措施，其基座及支架应与防雷装置可靠连接。天线馈线等架空线缆及重要场所的网络、通信线缆进入建筑物均应安装相应的SPD保护。SPD应与接地系统有良好的连接，配电箱内SPD与接地汇流排间连接线应采用不小于16mm2的多股铜线。

3.2智能建筑的内部防雷接地技术

3.2.1等电位连接

机房内绝缘体的静电电位不应大于1kV，机房内一般采用活动地板，由钢、铝或其它有足够机械强度的难燃材料制成，活动地板表面应是导静电的，严禁暴露金属部分。静电地板内敷设接地扁铜不小于-25×4，必须从等电位端子箱内引来），网格按设计要求布置，并用不小于BVR-6多股软导线从接地扁铜上引至静电地板金属托架上，不应串联连接，如图3，要求接地应可靠。

图3　静电地板接地做法

3.2.2静电屏蔽和防静电接地

处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。在工程技术中，如果需要屏蔽的区域较大，还可采用金属屏蔽网，也有良好的屏蔽效果。在电子仪器中，为了免受静电干扰，常利用接地的仪器金属外壳作屏蔽装置。电测量仪器中的某些联接线的导线绝缘外面包有一层金属丝网做为屏蔽。某些用途的电源变压器中，常在初级绕组与次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片作为屏蔽装置。

3.2.3电磁屏蔽及接地

电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。

综合布线系统采用屏蔽措施时，屏蔽层的配线设备（FD或BD）端必须有良好的接地系统，用户端视具体情况宜接地，两端的接地应连接至同一接地体，若接地系统中存在两个不同的接地体时，其接地电位差不应大于1V·r·m·s。综合布线的电缆采用金属线槽或钢管敷设时，应保持连续的电气连接，并在两端有良好的接地。

4　智能建筑系统防雷接地检测

工程竣工后应对防雷接地进行检测（一般有气象局出具检测报告），主要检测建筑智能化系统中的接地装置、接地线、接地电阻和等电位连接，以及检测电涌保护器、屏蔽设施、静电防护设施、智能化系统设备及线路接地是否符合设计的要求。本工程经检测均符合设计要求，系统运行效果良好。

5　结束语

综上所述，现代智能建筑的防雷与接地是统一的，二者缺一不可。只有防雷而无接地，无法迅速泄流放电，反之，建筑或设备将直接遭受强大电流的冲击。无论是哪种情况，系统都将受到严重破坏甚至瘫痪。因此，只有对防雷和接地装置进行科学、有效、合理的配置，使之融为一体，才能最大限度地发挥其防护效果，从而有效地确保建筑及其各系统的稳定、安全、运行。

[1]龙如渊.现代智能建筑的防雷接地技术探讨[J].建筑界，2013（10）：42～ 43.

[2]苏社平.防止智能建筑中雷害的方法和技术措施探讨[J].企业技术开发（月刊），2009（4）：31.

[3]王大力，张修典，杨军.关于智能建筑中防雷设计的探讨[J].黑龙江气象，2010（2）：42～43.

TU856

A

1673-0038（2015）27-0198-03

2015-6-20