智能建筑物雷电灾害防护探讨

智能建筑物雷电灾害防护探讨

关彤

湖北天地雷电科技有限公司湖北宜昌443000

摘要：本文介绍了雷暴和闪电产生的危害，包括直击雷和感应雷危害，再针对智能建筑物探讨直击累、感应雷等防雷设计，今后需要加强防雷接地系统及浪涌保护器设计施工，切实保护建筑及室内设备人员安全。

关键词：智能建筑物；雷电灾害；防户策略

随着全球气候变暖，极端天气气候事件多有发生。湖北省位于我国中部偏南，地处亚热带，位于典型的季风区内，湖北省除高山地区外，大部分为亚热带季风性湿润气候，光能充足，热量丰富，无霜期长，降水充沛，且雨热同季，雷暴天气是雨季常见灾害性天气之一。由于湖北省境内地形复杂，随着城市规模不断扩展，高层智能建筑物越来越多，在快速的城市化进程中，电梯已是必不可少的生活设备，高层住宅里的电梯也时常在雷雨季节遭受雷击影响出现故障，而且信息时代计算机等弱电子设备的广泛普及，一旦遭受雷击将会给城市居民的生活带来很大的安全隐患及巨额损失。本文重点对智能建筑物雷电防护问题进行探讨，以提高智能建筑物防雷安全性和可用性，更好的保护建筑物，避免雷击建筑物内部人员伤亡及电子设备损坏。

1雷电对智能建筑物的危害

1.1直接雷击

在雷暴活动区域内，雷云会直接通过建筑物或设备等对地放电产生电击，雷电流高温热效应将引起建筑物燃烧，使设备部件融化，该机械力可达5000～6000牛顿，可使建筑物结构、设备部件等断裂破碎，导致建筑物破坏及设备毁坏、室内人员伤亡等，甚至引发火灾。

1.2感应雷击

①静电感应。雷云对地面或另一雷云放电后，云中电荷被中和，此时地面物体尤其是导体上未被中和电荷则产生很高电压，并放电，这种放电电流也是一个很大脉冲电流，电击效果虽然较直击雷偏小一些，但若窜入用电设施也会造成设施损坏或人员伤亡事故。

②电磁感应：闪电电流在闪电通道周围空间产生磁场，这种磁场会随着时间变化而变化，可在附近各类金属导体上激发出感应电动势或感生电流，在闪电电流入地过程中，变化的磁场在附近金属导体上产生感应电动势或感生电流，也会造成电气设备遭到电击而损毁。

③雷电过电压入侵。当智能建筑物或电子电气设备不处于雷暴活动区域内，或虽已受到防直击雷避雷装置保护与屏障，有时仍遭雷击灾害。当雷电流流经电子设备流入大地时，电子设备会被损坏或损毁，原因可能是进线、出线或有关金属管道未采用雷电过电压防侵入措施。

2智能建筑物防雷措施

2.1直击雷防护

2.1.1接闪器

结合相关的防雷规范规定，智能建筑物防雷设计过程要采取混合接闪器以及避雷针等装置，同时在屋面上组合构成一定的网格，高出屋面的金属物均要同避雷网一起做好电气连接。现阶段，智能建筑物防雷设计过程中应沿建筑物的四周对避雷带进行布置，还需要在那些特别关键的点布局一些避雷针，无需设计避雷网格便能够保护建筑物。若建筑物屋面上分布着暖气管、消防管等金属管道，需要在管道布设区域做接地操作，确保与屋面防雷装置保持可靠连接。

因建筑物楼层高、智能化强，在防雷设计的时候一般应该在智能建筑物上面＞45m的地方布局均压环。通常是从建筑物距离地面30m的区域采用均压环，接着在每层使用40×4mm的镀锌扁钢加以防雷。智能建筑物均压环的安装应同建筑物外墙边缘的每个引下线加以连接，并保留金属的等电位，保证均压环的焊接符合相应的规格要求。

2.1.2引下线

依据《建筑物防雷设计规范》规定，第I类、第II类及第III类防雷建筑的专门引下线布设均不能低于2根，并且沿着建筑物周边进行均匀布设，每根引下线之间的距离分别取≤12m、≤18m、≤25m。现代智能建筑物通常会采取建筑柱筋的主筋作接地处理，建筑物所采取的柱筋要利用气压焊加以牢固焊接，确保焊接的牢靠性，顺利将雷电流泄入大地。

2.1.3接地装置

接地装置是智能建筑进行雷击防护的关键举措。智能建筑物通常采取联合接地系统连接，也就是，建筑物的内外部防雷工程共享一个接地系统，接地极要做好相应处理，该系统接地电阻不超过1Ω，接地装置安装好后，还需要进行检测，一般情况下，要求主体钢筋施工应与建筑环梁的基础以及引下线等合理连接。

2.2雷电感应防护

智能建筑物都设有电梯机房，机房内设备要进行电位连接，用于减少雷电流引起的电位差，以实现均压。电梯机房内要设置等电位接地端子板，将机房内所有金属机架、金属线槽、控制柜等金属设备外壳和设备的保护接地等均就近连接至等电位接地端子板上，同时与电梯竖井道内接地干线和电梯轨道相连，作良好接地处理。

2.3各类线缆防护

智能建筑物防雷工程设计施工中，浪涌保护器装设也极其关键。电梯配电箱中要配备必要的浪涌保护器，为降低雷电感应对电梯控制柜中电子板的影响，可在控制柜中在安装一组浪涌保护器，并作良好的接地处理。智能建筑物防雷实际图纸中的配电系统要求加装浪涌保护器的，要确定浪涌保护器型号、防护手段及保护等级等是否与建筑物防雷设计图纸保持一致，针对各个设备需要的浪涌保护器进行确定，分级安装、布设工艺、位置、状态指示器、连接线长度以及接地电阻等，要求其与防雷设计规范标准要求相符，确保浪涌保护器的有效性。

其中直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZ0B）与第一防护区（LPZ1）交界处需要安装通过Ⅰ级分类试验的SPD或限压型SPD作为第一级保护，即在变压器低压侧配电柜或市电引入低压配电柜上安装第一级SPD1；当SPD1与被保护设备之间不能满足以下任何一个条件时，应在靠近被保护设备分配电柜或设备附近安装第二级SPD2，并依次类推，UP＞0.8UW的，设备耐过电压额定值Uw低于SPD电压保护水平Up，并应有20%的裕度，SPD与被保护设备之间的线路长度≤10m；建筑物内部存在雷击放电或内部干扰源产生的电磁场干扰。

当SPD2不能满再足上述三条件时，要设计出第三级SPD3，使满足上述三条件。

2.4监控设备雷电防护

智能建筑物监控中心处理机要进行良好的接地处理，监控室中进行等电位连接。因智能建筑物功能性较强，其内部分布着各类线缆，如信号线、电源线等，在对这些线路加以布设的时候，假如没有依据相关规范要求，将会增加智能建筑物被雷电袭击概率，所以在智能建筑物防雷装置进行检测时也需要对综合布线系统做好详细的检测。通常，导线需要在屏蔽金属桥架内进行布设或者是透过屏蔽金属管加以布设，为防止各类电磁感应或雷电流在经过桥架时而形成强烈雷电感应，智能建筑物的信号线路及电源线路需要分开布置，不能共享一个屏蔽金属管路，信号线路的差异则需要采取不一样的桥架加以连接，防避免错综复杂的线路之间发生电磁干扰的情况。

3结语

做好智能建筑物的外部防雷装置起到保护建筑物和小区人员安全的作用，而内部防雷装置也在一定程度上保护了部分电子电气设备安全。智能建筑物防雷工程已成为系统性工程，要求防雷人员必须从整体出发，放眼于整体、长远设计观念，综合考虑多方防雷保护，落实好建筑内部防雷及外部防雷措施，降低或避免雷击对建筑物及人们生命安全带来的严重影响。

参考文献

[1]梁伟汉，李建勇，梁伟宜，一起高层住宅电梯雷击事故分析[J].气象研究与应用，2014年，35（2）：108-110.

[2]楼琦，程育红，朱俊巍.智能建筑的雷电防护措施[J].浙江建筑，2013（7）.

作者简介：关彤（1978-06—）男，汉族，湖北宜昌人，本科，助理工程师，从事防雷工作。