智能建筑弱電系統(tǒng)防雷工程設計研究

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摘要：蘄春縣為雷電災害多發(fā)區(qū)域，隨著全縣智能建筑的不斷增多，防雷工程設計也要求越來越高。本文結合蘄春縣商業(yè)大樓弱電系統(tǒng)防雷工程設計改造中的經(jīng)驗，深入地探討了智能建筑弱電防雷工程的設計和施工，以及對智能建筑中防雷技術存在的相關問題進行了簡要分析，供有關技術人員參考。只有將防雷接地做好，才能確保智能建筑物中的人員和各類設備免受雷電災害的影響。

關鍵詞：智能建筑；弱電；防雷工程

引言

雷電是一種大氣自然現(xiàn)象，發(fā)生在強對流天氣中，電荷在雷雨云中積累并形成極性，造成強烈瞬間的放電現(xiàn)象。我國雷電的分布特點有幾種，夏季的雷電多于春秋季，南方的雷電多于北方，陸地的雷電多于海洋，山區(qū)的雷電多于平原。其強大的電流，炙熱的高溫，猛烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射等物理效應能在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞力，常常導致人員傷亡，擊毀建筑等，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。雷擊分為直接雷擊和感應雷擊。直擊雷是人可以看見，聽到的，它是直接擊中大地上的各類物體，產(chǎn)生威力巨大的電效應、熱效應和機械力，造成放電通道上的建筑物、輸電線、人、畜等的破壞和傷亡。而感應雷則悄悄發(fā)生，不容易被人所察覺，后果也比較嚴重，它是源于電流的靜電感應和電磁感應作用，使建筑物上的金屬物件，比如管道、電線等物質感應出與雷雨云電荷相反的電荷，造成金屬部件間的一種放電的現(xiàn)象，其主要通過電源線、天線、信號線進入室內(nèi)造成用電設備的損壞或工作人員的傷亡[1~2]。雷電災害是最嚴重的十種自然災害之一，被稱為“電子時代的一大公害”。

1大樓雷擊環(huán)境分析

根據(jù)統(tǒng)計的蘄春氣象歷史資料來看，蘄春縣屬于多濕溫地區(qū)，年平均雷暴日為47d，是雷暴多發(fā)區(qū)域。蘄春縣商業(yè)大樓位于蘄春縣漕河鎮(zhèn)，最高7樓，大樓四周空曠，相對較高，過去一年多次遭受雷擊，損壞多臺計算機、空調和一臺監(jiān)控器。對大樓原有的防雷設計進行分析，發(fā)現(xiàn)其僅在屋頂安裝了避雷帶，且避雷帶安裝不規(guī)范，部分避雷帶出現(xiàn)了嚴重的生銹現(xiàn)象，同時供電線路、部分服務器、網(wǎng)絡交換機、集線器、監(jiān)控系統(tǒng)未安裝避雷保護措施?？紤]到建筑物所在的地理位置和周邊環(huán)境以及蘄春縣的氣候特征等因素，總結多年的防雷工作經(jīng)驗，按照相關防雷規(guī)范要求[3~5]，提出了一個既合理又經(jīng)濟的設計方案，將遭受雷擊的風險降到最低。為今后的蘄春縣智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷工程設計提供有價值的參考。

2設計方案

按照上述的現(xiàn)場勘測和設計思路，需要重新進行避雷帶的施工，同時對供電和信號傳輸線路、總配電箱、分配電箱、計算機中心進行防雷裝置安裝。同時對沒有接地或者接地不到位的設備的金屬外殼、建筑物的金屬構架、電纜的金屬外皮等與接地系統(tǒng)作等電位連接。

2.1直擊雷保護措施

在工程施工中，明裝避雷帶（網(wǎng)）采用直徑為10cm的鍍鋅圓鋼。使用前應對避雷線進行冷拉調直。安裝時，特別注意防止避雷線在提升過程中的人為彎曲。避雷線在固定支架上應平直、牢固，其頂部距建筑物應為100mm，不應有高低起伏、彎曲、下垂等現(xiàn)象。其平直度每2m檢查段允許偏差不宜大于3/1000，全長不宜超過10mm。明裝避雷帶（網(wǎng)）隨建筑物造型彎曲，彎曲處均作成圓弧，其圓弧半徑為100mm，嚴禁作成90°直角彎或小于90°死彎。避雷線搭接焊是其安裝過程中的關鍵工序。要求所有避雷線同心敷設，“s”彎方向一致，其次，在避雷線、防雷引下線焊接中應采用雙面焊接，焊接應飽滿、平整、牢固、無虛焊，焊接后不應產(chǎn)生氣孔、夾渣、咬肉、裂紋等現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應及時予以補焊，并將藥皮敲凈，刷上防銹漆及銀粉。搭接長度要一致，長度≥6d，最好統(tǒng)一定位100mm。避雷帶（網(wǎng)）通過建筑物伸縮、沉降縫處，應作防雷跨越處理。將避雷帶向外側面彎成半徑R＝100mm的圓弧形，支持卡子固定點距建筑物邊緣距離300mm。引自圈梁內(nèi)的防雷引下線鍍鋅圓鋼與避雷帶（網(wǎng)）焊接處，均應彎成R＝100mm的圓弧形，搭接焊長度為100mm，且與鍍鋅圓鋼雙面焊接。若防雷引下線為鍍鋅扁鋼，應彎成R＝250mm的圓弧，焊接長度亦為100mm，雙面焊接。避雷帶（網(wǎng)）應和建筑物頂部的其他金屬物體連接成一體。如建筑物物頂上的透氣管、鐵欄桿、爬梯、冷卻水塔等，這些部位的金屬導體都必須與避雷帶（網(wǎng)）焊接成一體，也可采用抱卡形式。

2.2感應雷保護措施

分析蘄春縣商業(yè)大樓遭受的雷擊情況，計算機、電子設備以及視頻監(jiān)控等系統(tǒng)遭受到的雷擊事故的大部分原因都是來源于雷電過電壓侵入供電線路。一般來說，變壓器或者UPS不能夠有效的將雷電的過電壓消除，所以如果要將過電壓的水平降至到電子系統(tǒng)設備能夠承受的范圍，根據(jù)IEC61312的原則，就應該在通信、計算機和各類電子系統(tǒng)的供電線路上設置多級防雷保護系統(tǒng)。綜合考慮施工難度和經(jīng)濟原因，大樓采用三級防護措施。依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》（GB5050343-2012）第4.3條按建筑物電子信息系統(tǒng)的重要性和使用性質確定雷電防護等級，蘄春縣商業(yè)大樓電子信息系統(tǒng)雷電防護等級屬于B級。因此，蘄春縣商業(yè)大樓電源線路雷電過電壓防護浪涌保護器放電電流選型參數(shù)必須符合：電源線路第一級防護標稱放電電流（8/20μs）≥60kA；電源線路第二級防護標稱放電電流（8/20μs）≥40kA；電源線路第三級防護標稱放電電流（8/20μs）≥20kA。在低壓配電供電線路的總進線（配電室總開關）位置安裝一級浪涌保護器LTB-1003CX（Imax=100KA），作為第一級防護措施。各樓層分配電源箱處裝設浪涌保護器LTB0403C（Imax=40KA），作為第二級防護措施。辦公樓一樓計算機中心所有用電設備，包括計算機、服務器、路由器、交換機等的電源插座更換成電涌保護插座，辦公樓計算機中心供電線路雷電過電壓劃分為第三級防護措施，對末端用電設備需精細防護。計算機中心的網(wǎng)絡交換機信號進出線端使用網(wǎng)絡交換機浪涌保護器，監(jiān)控室的視頻信號進出線端使用視頻信號浪涌保護器，在云臺控制線前端安裝單口云臺控制線防雷器。

3大樓地網(wǎng)部分

蘄春縣商業(yè)大樓采用將建筑物周圍所有分散地網(wǎng)進行相互連通的聯(lián)合地網(wǎng)。用40×4mm的鍍鋅扁鋼在地下將各地網(wǎng)（線）就近相互焊接連通，并與大樓的環(huán)形接地體或基礎鋼筋連通，連接扁鋼的中間適當敷設2m長的50×50×5mm鍍鋅角鋼做成的垂直接地體。但是檢測發(fā)現(xiàn)大樓的接地電阻還是大于10Ω，所以在大樓周圍可采用環(huán)形接地進行改造，在距建筑基礎1m的位置敷設一圈環(huán)形接地裝置，環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體與大樓基礎鋼筋之間應每隔5~10m相互作一次連接，水平和垂直接地體的規(guī)格尺寸及敷設與聯(lián)合地網(wǎng)一致。

4結語

智能建筑弱電系統(tǒng)在不斷的發(fā)展，其對防雷工程要求也越來越高，我們要將防雷工作中的經(jīng)驗進行總結，依據(jù)國內(nèi)相關標準并結合智能建筑本身的實際情況，提出合適的實施方案，使得智能建筑在弱電防雷方面更加安全可靠。為適應智能建筑的快速發(fā)展，弱電系統(tǒng)防雷工作也要不斷探索出適應行業(yè)發(fā)展的新辦法和新思路。

參考文獻

[1]楊愛民.淺析電氣接地技術在智能建筑工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2011（26）：89~91.

[2]李垂軍，林政，黎梓華.智能建筑防雷設計技術評價[J].氣象研究與應用，2009，03：73~75.

[3]《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-94）[S].

[4]《通信接地設計規(guī)范》（GBJ79-85）[S].

[5]《電子計算機機房設計規(guī)范》（GB50174-93）[S].

作者:貢丹丹 單位:湖北省蘄春縣氣象局