智能建筑弱電系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)研究

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摘要：蘄春縣為雷電災(zāi)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(shè)計(jì)也要求越來越高。本文結(jié)合蘄春縣商業(yè)大樓弱電系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)改造中的經(jīng)驗(yàn)，深入地探討了智能建筑弱電防雷工程的設(shè)計(jì)和施工，以及對智能建筑中防雷技術(shù)存在的相關(guān)問題進(jìn)行了簡要分析，供有關(guān)技術(shù)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(shè)備免受雷電災(zāi)害的影響。

關(guān)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(qiáng)對流天氣中，電荷在雷雨云中積累并形成極性，造成強(qiáng)烈瞬間的放電現(xiàn)象。我國雷電的分布特點(diǎn)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(qiáng)大的電流，炙熱的高溫，猛烈的沖擊波以及強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)能在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞力，常常導(dǎo)致人員傷亡，擊毀建筑等，威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。雷擊分為直接雷擊和感應(yīng)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(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)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(yīng)雷則悄悄發(fā)生，不容易被人所察覺，后果也比較嚴(yán)重，它是源于電流的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)作用，使建筑物上的金屬物件，比如管道、電線等物質(zhì)感應(yīng)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(jìn)入室內(nèi)造成用電設(shè)備的損壞或工作人員的傷亡[1~2]。雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)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(jì)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(jì)算機(jī)、空調(diào)和一臺監(jiān)控器。對大樓原有的防雷設(shè)計(jì)進(jìn)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(yán)重的生銹現(xiàn)象，同時供電線路、部分服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集線器、監(jiān)控系統(tǒng)未安裝避雷保護(hù)措施。考慮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(jié)多年的防雷工作經(jīng)驗(yàn)，按照相關(guān)防雷規(guī)范要求[3~5]，提出了一個既合理又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，將遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)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(shè)計(jì)提供有價值的參考。

2設(shè)計(jì)方案

按照上述的現(xiàn)場勘測和設(shè)計(jì)思路，需要重新進(jìn)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(jì)算機(jī)中心進(jìn)行防雷裝置安裝。同時對沒有接地或者接地不到位的設(shè)備的金屬外殼、建筑物的金屬構(gòu)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(hù)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(yīng)對避雷線進(jìn)行冷拉調(diào)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(yīng)平直、牢固，其頂部距建筑物應(yīng)為100mm，不應(yīng)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(yán)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(guān)鍵工序。要求所有避雷線同心敷設(shè)，“s”彎方向一致，其次，在避雷線、防雷引下線焊接中應(yīng)采用雙面焊接，焊接應(yīng)飽滿、平整、牢固、無虛焊，焊接后不應(yīng)產(chǎn)生氣孔、夾渣、咬肉、裂紋等現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時予以補(bǔ)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(yīng)作防雷跨越處理。將避雷帶向外側(cè)面彎成半徑R＝100mm的圓弧形，支持卡子固定點(diǎn)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(yīng)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(yīng)彎成R＝250mm的圓弧，焊接長度亦為100mm，雙面焊接。避雷帶（網(wǎng)）應(yīng)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(dǎo)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(yīng)雷保護(hù)措施

分析蘄春縣商業(yè)大樓遭受的雷擊情況，計(jì)算機(jī)、電子設(shè)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(shè)備能夠承受的范圍，根據(jù)IEC61312的原則，就應(yīng)該在通信、計(jì)算機(jī)和各類電子系統(tǒng)的供電線路上設(shè)置多級防雷保護(hù)系統(tǒng)。綜合考慮施工難度和經(jīng)濟(jì)原因，大樓采用三級防護(hù)措施。依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)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(zhì)確定雷電防護(hù)等級，蘄春縣商業(yè)大樓電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)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(hù)浪涌保護(hù)器放電電流選型參數(shù)必須符合：電源線路第一級防護(hù)標(biāo)稱放電電流（8/20μs）≥60kA；電源線路第二級防護(hù)標(biāo)稱放電電流（8/20μs）≥40kA；電源線路第三級防護(hù)標(biāo)稱放電電流（8/20μs）≥20kA。在低壓配電供電線路的總進(jìn)線（配電室總開關(guān)）位置安裝一級浪涌保護(hù)器LTB-1003CX（Imax=100KA），作為第一級防護(hù)措施。各樓層分配電源箱處裝設(shè)浪涌保護(hù)器LTB0403C（Imax=40KA），作為第二級防護(hù)措施。辦公樓一樓計(jì)算機(jī)中心所有用電設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器、交換機(jī)等的電源插座更換成電涌保護(hù)插座，辦公樓計(jì)算機(jī)中心供電線路雷電過電壓劃分為第三級防護(hù)措施，對末端用電設(shè)備需精細(xì)防護(hù)。計(jì)算機(jī)中心的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)信號進(jìn)出線端使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)浪涌保護(hù)器，監(jiān)控室的視頻信號進(jìn)出線端使用視頻信號浪涌保護(hù)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(jìn)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(chǔ)鋼筋連通，連接扁鋼的中間適當(dāng)敷設(shè)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(jìn)行改造，在距建筑基礎(chǔ)1m的位置敷設(shè)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(chǔ)鋼筋之間應(yīng)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(shè)與聯(lián)合地網(wǎng)一致。

4結(jié)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(yàn)進(jìn)行總結(jié)，依據(jù)國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合智能建筑本身的實(shí)際情況，提出合適的實(shí)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(yīng)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(yīng)行業(yè)發(fā)展的新辦法和新思路。

參考文獻(xiàn)

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[3]《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-94）[S].

[4]《通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ79-85）[S].

[5]《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-93）[S].

作者:貢丹丹 單位:湖北省蘄春縣氣象局