智能建筑物的綜合防雷設計

智能建筑物的綜合防雷設計摘要：本文針對智能建筑內(nèi)微電子設備多這個特點，以中國銀行**分行智能大廈為實例，設計了一套綜合防雷的方案，其主要從直擊雷保護、共用接地系統(tǒng)、屏蔽、等電位連接、合理布線、加裝電涌保護器等方面考慮，重點考慮微電子設備雷電感應的防護措施，使智能建筑物的雷擊損害降到最低程度。關鍵詞：智能建筑物、綜合防雷設計TheComprehensiveDesignoftheLightningProtectionfortheIntellectualizedBuildingWangZhongDuChuanliLiuDan（Dept.ofCommunicationEngineering,SichuanUniversity,Chengdu,610065）Abstract：Tosubduingthelightningdamageoftheintellectualizedbuildingtotheminimumdegree,basedontheactualsituationofthemainsystemoftheintellectualizedbuilding，thetextprovidesasetofspecificmeasureofthecomprehensivelightningprotectiondesignfortheChinaBankHunanbranchintellectualizedbuilding.Themainmeasuresofthelightingprotectionisinstallinglightingprotectiondevice,screening,equipotentialbonding,rationalwiring,commonearthing,installingcorrespondingsurgeprotectiveatthelineinterfaceetc.theemphasesisdiscussthemeasureofthemicro-electronicequipment’sinductionlightning.Keyword：theintellectualizedbuilding;thecomprehensivelightningprotectiondesigns1引言近年來，隨著社會經(jīng)濟和技術的飛速發(fā)展，智能建筑方興未艾。智能建筑物普遍稱為3A建筑，即它集成了建筑設備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通訊自動化系統(tǒng)，以及輔之于實施的結構化綜合布線系統(tǒng)。它是高功能、高效率、高舒適性的現(xiàn)代化建筑。隨著信息技術的迅速發(fā)展，智能建筑物的建設向自動化、信息化和節(jié)能化方向發(fā)展，微電子應用技術為代表的新技術已滲透到智能建筑的各個應用領域，并且不斷增大。建筑物內(nèi)微電子設備繁多而且復雜，這些微電子設備通常屬于耐過電壓等級低，防干擾要求高的弱電設備，最怕受到雷擊。遭受雷擊時，一部分能量（約50%）通過建筑物外部防雷裝置泄入大地，另一部分能量則通過雷電流感應或耦合在金屬管線上進入建筑物內(nèi)破壞設備，因此，智能建筑的防雷保護成為一個越來越重要的課題擺在我們面前。2智能建筑的雷電防護探討智能建筑物的雷電保護，必須對雷電進行了解，分析雷電是通過哪些方式、途徑、渠道危害智能建筑物。2.1雷擊的危害1）直擊雷危害直擊雷造成的電效應、熱效應和機械效應的破壞作用很大：電效應：雷云對大地放電時，雷電流通過具有電阻或電感的物體時，因雷電流的變化率大（幾十微秒時間內(nèi)變化幾萬或幾十萬安培），能產(chǎn)生高達數(shù)萬伏甚至數(shù)十萬伏的沖擊電壓，足以使電力系統(tǒng)的設施燒毀、導致可燃易爆物品的爆炸和火災，引起嚴重的觸電事故。豆熱效應：很高幼的雷電流通過寸導體時，能使偉放電通道的溫昏度高達數(shù)萬度憐，在極短時間清內(nèi)將電能轉換作成大量的熱能攪。雷擊點的發(fā)貸熱能量巨大，掏可使金屬熔化超。動機械效應：雷本電流作用于非殃導體上時，由菜于雷電的熱效塵應，使被擊物炕體內(nèi)部出現(xiàn)強說大的機械壓力賴，致使被擊物繭體受到嚴重破消壞造成爆炸，蠻機械效應對非櫻金屬油罐存在觀極大威脅唱。昂直擊雷可直接百作用在構筑物界上，也可通過筋架空線路、露戒天的金屬管路年等途徑侵入。才另外，避雷裝寺置接閃雷擊時格，在接閃器、純引下線及接地勻體上都有可能帽產(chǎn)生很高的電據(jù)壓，可能對設釘備產(chǎn)生貞“豈反擊槐”礙。異2皂）雷電感應及壯雷電電磁脈沖徹的紗危害常雷電感應及雷車電電磁脈沖警的危害是指雷航電產(chǎn)生的靜電愧感應和電磁感傍應對設備倚尤其是電子設斜備露的磁危害：川靜電感應：雷管云的靜電感應痕是指帶電的雷浪云接近地面時靈，對導體感應煙出與雷云符號晚相反的電荷，釣建筑物或設備意頂部大量感應悔電荷不能迅速紹流入大地，從細而產(chǎn)生很高的懼對地電壓即靜尸電感應電伏，還能除擊穿數(shù)十厘米遣的空氣間隙發(fā)畢生火花放電。鉛電磁感應：雷式電發(fā)生時產(chǎn)生殲很大的雷擊電住流，又是在極英短的時間內(nèi)發(fā)么生，在其周圍遲空間里產(chǎn)生交代變電磁場，不破僅會使處在這推一電磁場中的批導體感應出較藏大的電動勢，古還會在附近的洪傳輸信號線路師、埋地電力線村、設備間連接被線等部位產(chǎn)生暈感應電流并侵慧入設備，使連銷接在線路中間乓或終端的設備莖遭到損害。庭2.2湖智能建筑物的蜂防雷措施舅雷電防護包括系針對建筑物的陣直擊雷防護，滿以及針對建筑盟物內(nèi)設備、人宵員的雷電波侵值入防護和雷擊誓電磁脈沖防護兄（簡稱篇為孟“齒弱電防拒護道”季）兩大部分。降1殃）葬直擊雷防護嫂依據(jù)建筑鎖物的高度、結末構等采取直擊伴雷防護措施，棚包括接閃裝置嚇（避雷針、帶良、網(wǎng)）、引下耕線和接地裝置含三大部分。若融建筑物已采取話有效防護措施茄，則這部分可道不予考慮或只曉進行適當?shù)耐晏柹?。?疤）侍弱電防護冤雷擊發(fā)生認時，大陽約壞50門%敲的雷電流將沿渴接閃住--狀引下通路直接偽泄放入地，頻噸率成分非常復披雜的雷電流快夕速通過引下線反時會感應出極螞強的電磁場，息建筑物中的管躁線相對切割磁或力線產(chǎn)生感應帥電流（即雷擊沙電磁脈沖），覽間接導致設備潛損壞和人員傷雄亡；另一方面刷，至少棋有厲50虜%礎的雷電流將沿斑著進出建筑物柜的管線泄放，羞對人員和設備藥構成直接威脅令。因此，雷電坐波侵入與雷擊削電磁脈沖防護趟已成為現(xiàn)代防刻雷設計的重中謙之重。其主要嚇防護措施是：尖電涌保護器安屋裝和等電位連釘接。奴號螺①勿反電源系統(tǒng)電涌煮保護器安裝鍛在供電線顧路上安裝電涌精保護器，目的臉是為了將線路塊上的電壓限制秘在一個安全的疼水平。通常，軌我們需要采取工三級防護措施桌。訂電源一級伏：將雷擊產(chǎn)生石的過電流通過采此級電涌保護哀器瞬間泄放入魚地，并將瞬間呀過電壓限制村在的2.5K戶V傅以下。炕電源二級赤：對第一級電豪涌保護器泄放正后的線路殘壓忌進一步抑制，溪使瞬間過電壓訓限制討在紫1.8K馬V憤以下，確保一杠般用電設備的陜安全。蹄電源三級應：在重要設備領（如服務器、腥交換機等）的掘前端安裝帶精嘗細保護和噪聲拘抑制電路的電沙涌保護器，將輪殘壓進一步限債制期在技0.9K指V革以下，此外它巖還具有吸收非孝雷擊導致的操盟作過電壓的作小用。竿②雙挺通信線路電涌周保護器安裝妖通信線路秘電涌保護器的蹦選型和安裝是岡防雷項目中最反復雜、最容易溪出問題的環(huán)節(jié)擋。不同于直擊腸雷防護，即使型沒有雷電波侵模入，仍可能由家于設計失誤或民產(chǎn)品選擇不當龍，導致保護無輝效、數(shù)據(jù)包丟汪失甚至通信中駁斷。因此，必妻須在詳細了解咐相關設備的基芒礎上，根據(jù)通脂信線路鹽（面DD勤N浸、慚ISD義N繳、心ADS師L鎖以及無線信道級等）、通信接攝口怒（池RS-23元2鼻等）、供電方造式（交、直流送）、工作頻率蛇、帶寬等要求貢，選擇插入損喝耗小、響應速拐度快、頻帶寬擦、通流量大的巷電涌保護器。退敢貸③控隔屏蔽、等電位給連接、接地和槍綜合布線盛等電位連聚接的目的在于嚷減小需要防雷挽的空間內(nèi)各金其屬物與各系統(tǒng)宣之間的電位差哨。根據(jù)相關標繪準，防雷保護窯地、防靜電地對、電氣設備工時作地等應共地礎使用。機房門建窗、設備外殼販、等電位連接進端子盒以及所碰有穿越防雷區(qū)鹽界面的金屬物蝦和系統(tǒng)均應就壓近與等電位連睛接帶（網(wǎng)）相掀連，確保機房巴內(nèi)各接地線間長的電位均衡，拿同時還可以及團時泄放聚集在掌地板表面和設廢備外殼上的靜每電電荷。納綜合布線趁的主要任務是處將電源線、信層號線分槽布置麻，減少線間交芽叉和冗余信息載點。電源線、孔信號線置于屏錄蔽槽內(nèi)，屏蔽蛋槽兩端接地。鬼各線纜屏蔽層巴兩端應同時接罵地，當系統(tǒng)要遠求單端接地時趨，須進行二次利屏蔽處理。3設計方案睜3.1雄誕防雷設計基本濁原則拾1奴）智能建筑物材的防雷必須按站綜合防雷系統(tǒng)尾的要求進行設交計，堅持預防軟為主，安全第丘一的指導方針雜，為確保防雷惕設計的科學性疤，在設計前應烈對現(xiàn)場雷電環(huán)痰境進行評估口。哈優(yōu)2助）智能建筑物讀的防雷宜考慮犁環(huán)境因素、雷燕電活動規(guī)律、田建筑物內(nèi)設備筆的重要性，發(fā)睡生雷災后果的物嚴重程度，分憂別采用相應的論防護措施。原3禾）智能建筑物貸的防雷應堅持腿全面規(guī)劃、綜箏合治理、優(yōu)化感設計、技術先擊進、經(jīng)濟合理汗、進行綜合設充計。良4急）智能建筑物倦均應多按誦GB500偽7馳—鑒9蠢4言（布200餐0萄版塘）梯“稅建筑物防雷設腸計規(guī)音范釀”拆的規(guī)定，安裝趨外部防雷裝置頭。帝5光）智能建筑物吐內(nèi)的微電子設瀉備的防雷應采販用直擊雷防護炭、等電位連接專、屏蔽、合理蹈布線、共用接捕地系統(tǒng)和安裝詠電涌保護裝置非等措施進行綜嚴合防護。叫6腸）智能建筑物餐內(nèi)的微電子設墓備應根據(jù)所在卵地區(qū)雷暴等級狂，設備放置在奇不同的雷電防肯護區(qū)，以及系帶統(tǒng)對雷電電磁潛脈沖的抗擾度孟，采用不同的或防護措施。碼總結起來，防澇雷技術必須強寬調(diào)科學性、經(jīng)盡濟實用和耐久池可靠這三個原辟則。歸3.2背頂設計依據(jù)忘《建筑物防雷選規(guī)范壞》硬燦霉（怠GB5005餐7-9恢4稅）掙《計算機房防寬雷設計規(guī)范》逮(GB5饅0174-9闊3)到《電子設備雷曾擊保護導則》收(GB7梨450-87還)飲《計算機站場旦安全要求》秀春(GB936殲1-88)巧《工業(yè)與民用犁電力裝置的過然電壓保護設計普規(guī)范》蛙(GB64朗-83)煉《電信專用房挺屋設計規(guī)范》預(YD50脾03-94)挺《移動通信基菌站防雷與接地知設計規(guī)范雙》峽辦（廢YD5068新-9瓣8傻）富《計算機信息絲系統(tǒng)防雷保安選器曲》滴肅（懼GA173-總199回8遷）董《雷電電磁脈朋沖的防護鎮(zhèn)》貼憂棄（廉IEC131冶2依）循郵電部部標準里《通信局（站絨）接地設計暫協(xié)行技術規(guī)定（驢綜合樓部分）告》與YDJ26-攻89去軍用標準《電莊子設備和設施礙的接地、搭接煮和屏蔽設計指蜓南》爐國家標準《電旦氣裝置安裝工免程接地裝置施饒工及驗收規(guī)范扛》癥GB5016素9-92英3.3裳惹設計思路喚重點考慮部分柔：圓屋頂?shù)闹睋衾拙W(wǎng)防護；必建筑物內(nèi)機房租的防雷電感應立；類綜合考慮部分哲：掛建筑物內(nèi)整個星供電系統(tǒng)的防辱雷電感應措施能；軍2劑）等電位連接愉和接地系統(tǒng)及濱其它；壟3.母4慶具體防護方案蔑中國銀行湖南美分行智能大廈流位于長沙市東墻邊，地勢較高貝，主樓辰高衫6樸3.30m,級群樓高款57.9m齊，配長菊39兼.8m呼，寬英13.5m帶。屋頂西端有粥廣告鐵塔遙高屢30察m陳，鐵塔東面敵有逝5害個花3微m照高的衛(wèi)星鍋。能根據(jù)長沙地區(qū)均近三十年的氣奸象資料統(tǒng)計表儀明，長沙地區(qū)思屬于多雷區(qū)，侵年平均雷暴日喪為陣5菊0進天。按師照題GB(500辨57-94唯)救計算，該大樓陷的年預計雷擊社次數(shù)干為戴0罩.22走次葬/a價。因此，該大秀樓及樓內(nèi)的各第種微電子設備驅(qū)應按國家二類案防雷標準進行針綜合防雷設計偏。航1糞）直擊雷防護傷：歉①浸把屋頂西端馬高蘇30胞m雁的廣告鐵塔作皂為防雷鐵弓塔朝昏四裳懼軍酒棟誘尸奏摘腹稍菠惰鳴隱訴未頁喜飼書得賣隨鞭計算的防雷鐵畫塔保護半徑，市按照滾球法計凳算鐵塔的保護心半徑：旬式悶中忠筐h常為鐵塔高度＋柏主樓西端與東噸端高度差則h=30+6蓋=36m甜h慢r齒滾球半護徑掘啟hr=45m照hx=3+1見=4m(焦在原有衛(wèi)星鍋過的高度基礎上吹虛胖增喘1刑m)翼（如右寸圖鏡喘1殊）素畫稠姻膜躬=25.6m鞭按照保護半徑須對照實際情況假，即有三個衛(wèi)掩星鍋處故于剝LPZO礦B吹,僅另外最東端兩駱個衛(wèi)星鍋處憤于換LPZO爭A瓣區(qū)加,楚如嶄圖制欲1腥所示。因此需何要補在東端在樹立胃一個桅桿式避州雷針，以保護齡正在使用的小血型衛(wèi)星鍋，按粱滾球法計算得蘇，該避雷針使高自7稈m短，避雷針和鐵脫塔的引下線就燙近與屋頂接地涂預留（季用表4灰m預m獲ⅹ后40mm眉鍍鋅扁綱）焊卡接連通，并且始在焊接點加防會銹漆。避雷針閘底座采用鋼筋拿混凝土與該大黨樓主體連接融茫為一體，以滿蟻足針旬抗興4買4癢米南/閱秒的風速。則2咱、悔屋頂采用了私Φ南8降和綱Φ塘1系0窮的鋼筋棋接震150壁m剃m歪ⅹ桶200mm抖的網(wǎng)格制作避寫雷網(wǎng)，并與大川樓主鋼筋進行街可靠焊接連通廟，使整個大樓萬為一框架籠式跌結構。銳2顛）等電位連接誦所有進入建筑其物的水管或其籌他金屬管道在威進入建筑物時阻進行有效接地融并與每層的等耐電位預留接頭宅電氣連通。連崇接采杜用躲16mm考2扣多股銅線。撲建筑物內(nèi)的所囑有金屬構件和你不帶電金屬外特殼必須攜用父6mm犁2即銅線相互連通觸，并與接地匯逮流排可靠連接堂。圖考慮到機房內(nèi)盛設備多，按鴿照綿QX-200前0備的要求，對機港房內(nèi)設備采用界網(wǎng)型連接，第澡一，采跡用事5驚mm耍×50林mm霜紫銅排沿機房像四周敷設。第及二，將機房外弦側大樓八個構擺造柱的主鋼筋規(guī)一一與接地匯直流排電氣連通困。第三，將機余房內(nèi)的所有金亂屬部件一一就當近與接地匯流筋排連接。3）屏蔽揪建筑物內(nèi)的所箏有的金屬導線渾，包括電力電殿纜、通信電纜巨和信號線均采吐用屏蔽線顛和鴿階穿金屬管屏蔽端，在機房地墻匪壁上，金屬門誠、窗等應和接舒地預留件進行自有效的焊接，蓄使整個機房形陰成一個法拉第糾籠，用來防止寫外來的電磁脈提沖干擾機房內(nèi)咐設備?；??。┻^電壓保護眼供電系統(tǒng)的防德雷應由于長沙地域供屬多雷區(qū)，沿衛(wèi)電源線路侵入譯的雷電電流不葵但可以損壞室逼內(nèi)各種電氣設斤備，甚至還引橫起室內(nèi)的電氣廈起火。按照國斜家標準規(guī)曬范間GB5005柴7-9魔4遍的要求，供電腦系統(tǒng)的防雷必炊須采取三級防州護。第一，在權配電房變壓器曲低壓側配電柜牛上安龍裝起100KA(棒10/350單us)鏈的送SPD智.鮮第二，在大樓璃一樓配電柜業(yè)劫務系統(tǒng)專用供臭電線路的輸出呢端安據(jù)裝劍40KA(8每/20抽us)淚的羊SP倉D饒。第三，在十舒三層三個配電犬柜加篩裝忍20KA(8滲/20退us)蹄的矮SPD匪,澆以抑制從電源斧線路波襲而來沒的感應雷電流能。第四，從總共配電間到大樓惠一樓配電柜采脂用鎧裝電纜埋松地敷設。環(huán)天饋和信號線垮的防雷糕對進入十三樓托計算機房的各俊種信號線（包元括電話線帥、們DD勝N定專線、衛(wèi)星接勒收同軸電纜等下）在輸入設備魔接口處就近與磁屋頂接地預留牧母排電氣連通棵，并安裝相應題信號避雷器，縣以抑制從天饋迷和信號線路波態(tài)襲而來的感應混電波，這些雷挪器的啟動電壓平、響應時間、疾插入損耗、駐躬波比都要與相偉對應的設備相被匹配。扎5粗）合理的布線款設計旅防御雷電電磁兩脈沖對室內(nèi)布輪線的要求非常擱嚴格。由于用踏作引下線的鋼擇筋混凝土柱內(nèi)證的鋼筋和整個森建筑物的屏蔽碌網(wǎng)都在外墻處預，雷電流需經(jīng)行此處的鋼筋分渴流到接地裝置品上，所以外墻左處的電流密度滴大，電磁場強填。本人認為機費房內(nèi)的電源和趨通信等線路的翻主干線設置在葵中心部位的電友梯井的近旁，厚并且建筑物內(nèi)湖的各種電氣饋曬線都穿金屬管噴保護或采用雙陰層屏蔽電纜（斑或同軸電纜）漢。悔6信）接地系統(tǒng)設涂計的根據(jù)掌握的土御壤電阻和土質(zhì)柴分布等基本資吩料，按科學合天理，經(jīng)濟節(jié)約助的原則，綜合幫考慮到各種情稀況，采用聯(lián)合吳接地系統(tǒng)，把愚各種地網(wǎng)連接丘成一個整體網(wǎng)答，聯(lián)合接地體沉的接地電阻值無宜小飄于畢4殲歐姆，工程中蝴常采用的是多煙根垂直接地體桶通過水平連接塊帶聯(lián)結起來實額現(xiàn)，并且為了柄防止跨步電壓洲危害人身安全燈，于是又把連優(yōu)接線連同接地介體一起埋入地綠中，形成既有旱垂直接地體又售有水平接地體累的聯(lián)合接地體駁。永因為在中小型箏地網(wǎng)中，垂直努接地體的電流逢散流占主要的節(jié)，水平接地體篩僅僅影響散流潑，而主要作用畢是起均壓作用激。以垂直接地娘體為主的的接春地裝置中，計綱算時除了要知救道垂直接地體在的接地電阻外褲，還要考慮水查平接地體的影枝響通常使用下冷面公式：R=溉式中坊：屢R壞1腦為單一垂直接菊地體的接地電印阻值；達λ帽1坡為單一垂直接練地體的利用系虹數(shù)；速R競2拴為水平連接帶討的接地電阻，圣扁鋼水平連接農(nóng)多極接地體時巖的接地電慧阻逐R座2察=歉ln邁L形2漆為連接扁鋼的鋪長度，剪b參為扁鋼長度，歪h鞋為有地面到扁濕鋼上端的埋深筆；去λ深2朽為水平連接帶信的利用系數(shù)。憑實際中，以垂刪直接地體為主夕的復合接地體慮（地網(wǎng)），在仍計算接地電阻風時，可以簡化消為只計算垂直寸接地體的接地盛電阻，然后再邊考慮水平連接肝線的影響，把耳計算后的接地坑電阻值降欺低婦10今%恒即可，這樣反戀過來，我們可避以接地電阻最余大允許值，直浪接求出垂直接小地體的根數(shù)豆n怎，即：n≧隙式中胖：挎R晶為接地電阻最膀大允許值碑（閣Ω萌），其余同前倉。灰假胞設禽R洽1笑=3戒2控Ω惜，廈λ占=0.9瞎,家代入式莊中繭n記蹤≧睬＝跪4竄因此接地體采基用姜4報根的垂直接地姿體和一根水平禾接地體焊接并狐埋入地下，接