高层智能建筑物防雷系统设计分析

高层智能建筑物防雷系统设计分析

贾冬梅

河北省滦南县气象局河北唐山063500

摘要：雷电对建筑物的危害很大，会使建筑物内的电子电气等设备遭受到不同程度的损害，同时还威胁着人们生命安全，越来越受到人们和社会的关心与关注。基于此，本文重点分析了高层智能建筑物防雷系统设计，以期降低雷电灾害造成的损失，确保建筑物内人们生命财产安全。

关键词：高层智能建筑物；直击雷；侧击雷；电磁脉冲

引言

雷电对建筑物的危害主要有两种形式：其一是建筑物直接被雷电击中会有电动力和热效应产生；其二是雷电中的雷电流可以通过雷电波、静电感应或者是电磁感应的方式侵入到建筑物内，进而危害建筑物安全。随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提升，城市内的高层智能建筑物数量和电器种类也不断增多，当雷电击中建筑物内的电子设备或者网络系统，将会造成严重的损失，这些都会阻碍高层智能建筑物防雷工作的顺利进行，同时还增加了设计防雷系统的难度。我国每年都会出现建筑物遭受雷击的情况，此时对防雷系统的安全性和可靠性水平提出了更高的要求，所以做好高层智能建筑物防雷系统设计，将雷电灾害造成的损失降到最低，具有十分重要的现实意义。

1、高层智能建筑的特点及其防雷等级的划分

1.1高层智能建筑物特点

所谓的高层智能建筑物就是指高度在50m以上的建筑物或者是位于空旷地带或者是建筑群边缘且高度在20m以上的建筑物。高层智能建筑物的主要特点距离地面高度较高、房屋内的电子信息设备数量多，一旦出现雷雨天气，其遭受雷击的概率也会增加。当高层智能建筑物的高度超过100m，随着建筑物高度的增加遭受到雷击的次数也会成直线上升；高层智能建筑物内的人群较为密集，再加上建筑物内配备有大量的电子电器设备，这些电子元器件的工作电压低、集成度高、抵抗过电流、过电压以及雷电电磁脉冲的能力相对较低，一旦遭受到雷击，将会造成严重的经济损失和社会危害。

1.2高层智能建筑物防雷等级划分

在对高层智能建筑物防雷系统进行设计的过程中应始终遵循“安全可靠，技术先进，经济合理”的基本原则。高层智能建筑物的防雷涵盖有很多方面的内容，首先就是要使用科学合理的方法划分建筑物防雷等级。高层智能建筑物的防雷主要参考了GB50057-2010中的相关规范要求进行，综合《民用建筑电气的设计分析》及对建筑物的使用情况，预测雷击产生的危害，并将建筑物的防雷等级划分成三个类别：一级防雷建筑物是高度超过100m以上的建筑物；二级则是高度超过50m的建筑物；三级则是高度在50m以下的建筑物。

2、高层智能建筑物防雷系统设计

2.1防直击雷设计

防直击雷装置主要包括有引下线、接闪线以及接地装置等。应在高层智能建筑物容易遭受雷击的部位，例如屋角、屋檐、屋脊以及女儿墙等上安装接闪器。对于接闪线、接闪器、接闪网以及组成饿联合体，需要选择建筑物对角的两条主筋作为引下线，而接地装置则可以选择基础钢筋，在对其进行可靠焊接后，就构成了一个防直击雷系统，该系统可以确保直击雷不会对接闪器范围内的非金属装置造成危害。

2.2防侧击雷设计

若高层智能建筑物的高度超过45m，需要确保建筑物屋面顶部的外部防雷装置与GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的第4.3.1中规定要求相符，同时还要符合以下要求：对于水平凸出外墙的物体，如果滚球半径为45m的球体在从屋顶四周接闪带向着地面垂直下降的过程中接触到外墙凸出的物体，应做好相应的防侧击雷设计；若高层智能建筑物的高度超过60m，应在60m以上的部位做好防侧击雷设计，对于凸出建筑物表面的物体，需要将建筑物顶部防雷工作做好。如果高层智能建筑物外部金属接近接闪器厚度，可以选择外部金属器作为接闪器，还可以选择建筑物垂直边缘上的引下线作为接闪器。另外，应将外墙内、外竖直敷设的金属管道、金属物顶部和底部都应与防雷装置进行等电位连接。

3、建筑物雷击电磁脉冲防护

3.1电磁屏蔽防护

电磁屏蔽主要是指利用交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽方式。为了降低雷电电磁脉冲干扰对高层智能建筑物的危害，可以选择法拉第笼式的避雷网。根据法拉第笼的基本原理，并结合智能建筑物自身的钢筋混凝土结构，选择高层智能建筑物中的钢筋、顶部、梁、墙面及地板共同组成一个六面体的网笼。借助于法拉第笼避雷网不仅可以抵御空间电磁波产生的影响，同时还能确保智能建筑物内达到分流和均压的效果。高层智能建筑物内的电子电器设备性质不同，其对屏蔽的要求也有很大的差异，在设计电磁屏蔽的过程中应根据相关的技术标准要求进行。另外，为了避免出现强大的感应电压和电流，应适当安排布线和电缆敷设路径，降低信号线缆和供电线缆围成的范围，可以确保屏蔽效果达到最佳。

3.2等电位连接

雷电可以通过地电位电压的方式进入到高层智能建筑物内，进而危害建筑物内人们生命财产安全。利用等电位连接可以消除雷电反击，将建筑内各种金属设备、结构钢筋以及金属管线连接起来，确保其成为良好的导体。在对雷电流进行泄放的过程中，各点的电位将会同时增加，借助于等电位连接可以确保各点之间的电位平衡。在对高层智能建筑物进行等电位连接的过程中，应分别将智能建筑物的基础钢筋、金属框架、梁柱钢筋、防雷引下线等进行可靠的焊接、绑扎。

3.3浪涌保护器的选择与布置

当通讯线路或电源线路上的雷电流或者电压达到一定强度时，浪涌保护器会将雷电流导入大地，进而确保相关设备的安全。进入到建筑物内的所有导电物需要在防雷区交界处进行等电位连接，并设置好合适的浪涌保护器，之后计算雷电流分流和雷击风险评估，根据结果选择合适的浪涌保护器。限压型和电压开关型的浪涌保护器之间的线路长度应高于10m，若在线路上安装多个浪涌保护器，限压型浪涌保护器之间的线路长度应在5m以上。在LPZ0A或LPZ0B区与LPZl区交界面，进线开关中安装浪涌保护器，作为一级防护；在LPZl和LPZ2交界面，楼层配电箱处安装浪涌保护器，作为二级防护；LPZ2与后续防雷区交界面安装浪涌保护器，作为三级防护。

4、共用接地系统设计

在设计共用接地系统防雷的过程中，主要是将建筑物内的接地装置、设备保护地、金属构件、防静电接地、等电位连接等的接地装置连接在一起，是高层智能建筑物中最为科学的接地措施。如果在高层智能建筑物中使用单独接地，其防雷效果不甚理想。单独接地包括很多接地装置，而接地体组的数量更多，会占据很大面积；单独接地的接地方式种类多，在防雷系统设计中会出现相互交叉，进而产生干扰，严重危害建筑物内其他设备的安全；单独接地方式中的接地线数量多，对于标准零电位的判断有很大的难度存在。综合这些原因，在高层智能建筑物防雷系统设计中共用接地系统较为常见。应将高层智能建筑物内的交流工作接地、直流工作接地以及防雷接地等各种接地共用一组接地装置，确保接地电阻值达到最小。

参考文献

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