智能建筑弱电系统防雷工程设计研究

摘要：蕲春县为雷电灾害多发区域，随着全县智能建筑的不断增多，防雷工程设计也要求越来越高。本文结合蕲春县商业大楼弱电系统防雷工程设计改造中的经验，深入地探讨了智能建筑弱电防雷工程的设计和施工，以及对智能建筑中防雷技术存在的相关问题进行了简要分析，供有关技术人员参考。只有将防雷接地做好，才能确保智能建筑物中的人员和各类设备免受雷电灾害的影响。

关键词：智能建筑；弱电；防雷工程

引言

雷电是一种大气自然现象，发生在强对流天气中，电荷在雷雨云中积累并形成极性，造成强烈瞬间的放电现象。我国雷电的分布特点有几种，夏季的雷电多于春秋季，南方的雷电多于北方，陆地的雷电多于海洋，山区的雷电多于平原。其强大的电流，炙热的高温，猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应能在瞬间产生巨大的破坏力，常常导致人员伤亡，击毁建筑等，威胁人们的生命和财产安全。雷击分为直接雷击和感应雷击。直击雷是人可以看见，听到的，它是直接击中大地上的各类物体，产生威力巨大的电效应、热效应和机械力，造成放电通道上的建筑物、输电线、人、畜等的破坏和伤亡。而感应雷则悄悄发生，不容易被人所察觉，后果也比较严重，它是源于电流的静电感应和电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，比如管道、电线等物质感应出与雷雨云电荷相反的电荷，造成金属部件间的一种放电的现象，其主要通过电源线、天线、信号线进入室内造成用电设备的损坏或工作人员的伤亡[1~2]。雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一，被称为“电子时代的一大公害”。

1大楼雷击环境分析

根据统计的蕲春气象历史资料来看，蕲春县属于多湿温地区，年平均雷暴日为47d，是雷暴多发区域。蕲春县商业大楼位于蕲春县漕河镇，最高7楼，大楼四周空旷，相对较高，过去一年多次遭受雷击，损坏多台计算机、空调和一台监控器。对大楼原有的防雷设计进行分析，发现其仅在屋顶安装了避雷带，且避雷带安装不规范，部分避雷带出现了严重的生锈现象，同时供电线路、部分服务器、网络交换机、集线器、监控系统未安装避雷保护措施。考虑到建筑物所在的地理位置和周边环境以及蕲春县的气候特征等因素，总结多年的防雷工作经验，按照相关防雷规范要求[3~5]，提出了一个既合理又经济的设计方案，将遭受雷击的风险降到最低。为今后的蕲春县智能建筑弱电系统的防雷工程设计提供有价值的参考。

2设计方案

按照上述的现场勘测和设计思路，需要重新进行避雷带的施工，同时对供电和信号传输线路、总配电箱、分配电箱、计算机中心进行防雷装置安装。同时对没有接地或者接地不到位的设备的金属外壳、建筑物的金属构架、电缆的金属外皮等与接地系统作等电位连接。

2.1直击雷保护措施

在工程施工中，明装避雷带（网）采用直径为10cm的镀锌圆钢。使用前应对避雷线进行冷拉调直。安装时，特别注意防止避雷线在提升过程中的人为弯曲。避雷线在固定支架上应平直、牢固，其顶部距建筑物应为100mm，不应有高低起伏、弯曲、下垂等现象。其平直度每2m检查段允许偏差不宜大于3/1000，全长不宜超过10mm。明装避雷带（网）随建筑物造型弯曲，弯曲处均作成圆弧，其圆弧半径为100mm，严禁作成90°直角弯或小于90°死弯。避雷线搭接焊是其安装过程中的关键工序。要求所有避雷线同心敷设，“s”弯方向一致，其次，在避雷线、防雷引下线焊接中应采用双面焊接，焊接应饱满、平整、牢固、无虚焊，焊接后不应产生气孔、夹渣、咬肉、裂纹等现象，如发现应及时予以补焊，并将药皮敲净，刷上防锈漆及银粉。搭接长度要一致，长度≥6d，最好统一定位100mm。避雷带（网）通过建筑物伸缩、沉降缝处，应作防雷跨越处理。将避雷带向外侧面弯成半径R＝100mm的圆弧形，支持卡子固定点距建筑物边缘距离300mm。引自圈梁内的防雷引下线镀锌圆钢与避雷带（网）焊接处，均应弯成R＝100mm的圆弧形，搭接焊长度为100mm，且与镀锌圆钢双面焊接。若防雷引下线为镀锌扁钢，应弯成R＝250mm的圆弧，焊接长度亦为100mm，双面焊接。避雷带（网）应和建筑物顶部的其他金属物体连接成一体。如建筑物物顶上的透气管、铁栏杆、爬梯、冷却水塔等，这些部位的金属导体都必须与避雷带（网）焊接成一体，也可采用抱卡形式。

2.2感应雷保护措施

分析蕲春县商业大楼遭受的雷击情况，计算机、电子设备以及视频监控等系统遭受到的雷击事故的大部分原因都是来源于雷电过电压侵入供电线路。一般来说，变压器或者UPS不能够有效的将雷电的过电压消除，所以如果要将过电压的水平降至到电子系统设备能够承受的范围，根据IEC61312的原则，就应该在通信、计算机和各类电子系统的供电线路上设置多级防雷保护系统。综合考虑施工难度和经济原因，大楼采用三级防护措施。依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB5050343-2012）第4.3条按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级，蕲春县商业大楼电子信息系统雷电防护等级属于B级。因此，蕲春县商业大楼电源线路雷电过电压防护浪涌保护器放电电流选型参数必须符合：电源线路第一级防护标称放电电流（8/20μs）≥60kA；电源线路第二级防护标称放电电流（8/20μs）≥40kA；电源线路第三级防护标称放电电流（8/20μs）≥20kA。在低压配电供电线路的总进线（配电室总开关）位置安装一级浪涌保护器LTB-1003CX（Imax=100KA），作为第一级防护措施。各楼层分配电源箱处装设浪涌保护器LTB0403C（Imax=40KA），作为第二级防护措施。办公楼一楼计算机中心所有用电设备，包括计算机、服务器、路由器、交换机等的电源插座更换成电涌保护插座，办公楼计算机中心供电线路雷电过电压划分为第三级防护措施，对末端用电设备需精细防护。计算机中心的网络交换机信号进出线端使用网络交换机浪涌保护器，监控室的视频信号进出线端使用视频信号浪涌保护器，在云台控制线前端安装单口云台控制线防雷器。

3大楼地网部分

蕲春县商业大楼采用将建筑物周围所有分散地网进行相互连通的联合地网。用40×4mm的镀锌扁钢在地下将各地网（线）就近相互焊接连通，并与大楼的环形接地体或基础钢筋连通，连接扁钢的中间适当敷设2m长的50×50×5mm镀锌角钢做成的垂直接地体。但是检测发现大楼的接地电阻还是大于10Ω，所以在大楼周围可采用环形接地进行改造，在距建筑基础1m的位置敷设一圈环形接地装置，环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体与大楼基础钢筋之间应每隔5~10m相互作一次连接，水平和垂直接地体的规格尺寸及敷设与联合地网一致。

4结语

智能建筑弱电系统在不断的发展，其对防雷工程要求也越来越高，我们要将防雷工作中的经验进行总结，依据国内相关标准并结合智能建筑本身的实际情况，提出合适的实施方案，使得智能建筑在弱电防雷方面更加安全可靠。为适应智能建筑的快速发展，弱电系统防雷工作也要不断探索出适应行业发展的新办法和新思路。

参考文献

[1]杨爱民.浅析电气接地技术在智能建筑工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（26）：89~91.

[2]李垂军，林政，黎梓华.智能建筑防雷设计技术评价[J].气象研究与应用，2009，03：73~75.

[3]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）[S].

[4]《通信接地设计规范》（GBJ79-85）[S].

[5]《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）[S].

作者:贡丹丹 单位:湖北省蕲春县气象局