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【摘 要】本文就对如何做好智能建筑电气的防雷措施等问题加以探讨。
【关键词】雷电压；雷击对智能建筑的侵害；防雷设计；技术措施
Lightning Protection for Intelligent Building
Lao Xiao-jing
(Zhejiang Greentown Construction Design Co., Ltd Hangzhou Zhejiang 310000)
【Abstract】In this paper, how to make intelligent building electrical issues such as lightning protection measures to be explored.
【Key words】Mine voltage;Smart buildings against lightning;Mine design;Technical measures
随着社会经济增长，科学技术的迅速发展，人类已经积累了许多防雷知识。从防护效果方面来看，现代防雷技术是成功的、可靠的，但是还不能说是绝对可靠。本文就对如何做好智能建筑电气的防雷措施等问题加以探讨。
1. 雷电压的形成及其危害
大气中的饱和水蒸气在上下气流的强烈摩擦和碰撞过程中，形成了带不同电荷的雷云。当带电的云块临近地面时，由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷。云层与大地之间就像一个巨大的极板电容器，当云层中电荷密集处对大地的电场强度达到25～30 KV／cm时，就会击穿空气绝缘，云层对大地便发生先导放电。当先导放电的通路到达大地时，大地上的电荷与雷云中的电荷就会发生强烈的中和，出现特大电流，时间大约为50～100μs ，雷电流可达几十万安，其能量巨大，可损坏建筑物，中断通信，危害人身安全。
2. 雷击对智能建筑的侵害
2.1 直击雷。雷电直接击在建筑物上，雷电流经建筑物泄漏于大地时，产生电效应、热效应和机械效应。对安装在建筑顶部的天线、卫星接收装置的破坏威胁最大。
2.2 感应雷。感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成雷击。感应雷入侵电子设备及计算机系统主要通过以下途径：雷电的地电位闪络电压通过接地体入侵、由交流供电电源线路入侵、由通信信号线路入侵。
2.3 雷电波侵入。发生雷击时，雷电沿着管线侵入建筑物内部，危及智能系统和设备的安全。
2.4 雷击电磁脉冲。作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的电位升高以及磁辐射干扰。目前，直击雷造成的灾害已明显减少。感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加，强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压能侵入室内的各种微电子设备，轻则引起系统失灵，重则导致系统或元器件损坏。
3. 防雷设计的原则
通过以上分析，可以知道雷击对智能建筑的危害是复杂多面的，智能建筑的防雷保护也是一个严密的系统工程。因此，现代智能建筑防雷设计不但考虑建筑本身的直击雷防护措施，还需要考虑雷电电磁兼容性，加强和完善建筑物内电子设备的雷电防护措施。
4. 防雷技术措施
4.1 外部防雷措施。外部防御雷击的主要装置包括接闪器、避雷引下线、接地装置等，主要用于防御直接雷击。
4.1.1 接闪器。接闪器是首要、最基本的防雷措施，主要有避雷器、避雷带、避雷网、避雷针。在保护范围以外的突出金属物，如金属设备、金属管道、金属栏杆、广告牌、航空标志灯等，均应与防雷系统相焊接或卡接，构成统一的导电系统。屋顶的金属装饰物如金属旗杆或满足规范要求的金属屋面，均可作为接闪器。
4.1.2 引下线。通常利用建筑物钢筋混凝土柱内的对角主筋作为引下线，建筑物的消防梯、钢柱等金属构件也可作为引下线，每座建筑物的引下线一般不少于2根。其各防雷部件之间均应连成电器通道。引下线是避雷装置的中段部分，上接接闪器，下接接地装置。
4.1.3 接地装置。智能建筑应该建立综合的共用接地系统。把建筑内的交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地与建筑物用作防雷接地的钢筋良好连接，形成一个完整的共用接地体。
4.2 内部防雷措施。内部防御雷击主要包括防御雷电感应、雷电波侵入及雷击电磁脉冲等。通常采取的措施是屏蔽、等电位连接、装设电涌保护器等。
4.2.1 屏蔽。屏蔽的目的是防止雷电磁脉冲辐射对电子设备的影响。在智能建筑内，电磁兼容措施是非常重要的，为了避免电子设备的损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导干扰和外来干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔雷电的脉冲电磁场从空间入侵的通道，阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽措施有建筑物外部屏蔽措施和线路屏蔽2种。建筑物外部(外墙)进行全屏蔽构成笼式防雷是最安全可靠的设计方案，要严格选择主机房和信息中心位置，使其处于建筑物的最高等级防雷保护区中，有条件的话可以对机房进行人工屏蔽，提高防雷保护区等级以满足机房的电磁兼容性。线路屏蔽是把穿过防雷区电力电缆，通信光缆其屏蔽层可两端做等电位连接，并与防雷装置可靠相连，当系统只在一端做等电位连接时，应采取两层屏蔽。建筑物之间的非屏蔽电缆应套金属管埋地敷设，并做可靠接地。
4.2.2 等电位连接。建筑物的避雷器引入了强大的电磁场变化，会在相邻的导线上感应出雷电过电压，因此建筑物的避雷系统在防直击雷的同时，却对电子设备引入了雷电。所以必须建立等电位连接，减小电位差，确保电子设备的安全。等电位连接的目的是当雷电袭击时在此建筑物内部和附近几乎是等电位的。对电子设备、系统和所处建筑物的各导电部分建立电位基本相等的电气联接，以减少各金属部件和各系统之间的电位差。等电位连接的措施主要有总等电位连接和局部等电位连接。总等电位连接是将建筑物内的接地装置、公共设施金属管道、建筑金属结构、防雷装置、弱点系统的金属器件等都连接起来，构成统一的导电系统。对建筑中各楼层的电子设备机房、弱电间、配电室等应该采取局部等电位连接。
4.2.3 电涌保护器(SPD)防护。电涌保护器是非线性电压限制元件，用于限制暂态过电压和分流电涌电流的装置，通过在智能建筑的不同防雷区和特定的位置上安装电涌保护器可以防雷击电磁脉冲，进行电涌综合保护。电涌保护的措施主要有电源电涌保护和信号电涌保护。
电源电涌保护共有四级可以采用。在智能楼宇的总配处安装一级电源电涌保护器，在有重要用电设备的楼层安装多级电源电涌保护器。其中第三级电源电涌保护器安装在智能系统机房主配电箱内，第四级安装在需要特殊保护的设备电源箱内。智能楼字设备间的程控交换机、计算机等各种设备及其配线设备是非常重要的，安装信号电涌保护器作为通信线路的第一级防雷措施。机房是智能楼字的核心，需要在机柜中安装计算机网络电涌保护器，作为计算机网络的第一级防雷措施。并且在其他需要保护的电子设备的信号端口上，安装信号电涌保护器，其输出端与被保护设备的端口相连。智能建筑的防雷击工程是一个系统工程，现代防雷技术是全方位的防护，随着电子技术和信息技术的快速发展和智能建筑的不断普及，智能建筑的防雷技术也将逐渐完善。
5. 结语
随着智能化技术的发展及不断普及，智能建筑的防雷技术也将得到不断完善。智能建筑的雷害是多方面的，在设计阶段，应针对各种电气设备的安装位置、综合布线等方面做防雷措施，以大大减少雷击时对智能建筑及内部信息系统的危害。
［文章编号］1006-7619（2011）03-01-139
【关键词】雷电压；雷击对智能建筑的侵害；防雷设计；技术措施
Lightning Protection for Intelligent Building
Lao Xiao-jing
(Zhejiang Greentown Construction Design Co., Ltd Hangzhou Zhejiang 310000)
【Abstract】In this paper, how to make intelligent building electrical issues such as lightning protection measures to be explored.
【Key words】Mine voltage;Smart buildings against lightning;Mine design;Technical measures
随着社会经济增长，科学技术的迅速发展，人类已经积累了许多防雷知识。从防护效果方面来看，现代防雷技术是成功的、可靠的，但是还不能说是绝对可靠。本文就对如何做好智能建筑电气的防雷措施等问题加以探讨。
1. 雷电压的形成及其危害
大气中的饱和水蒸气在上下气流的强烈摩擦和碰撞过程中，形成了带不同电荷的雷云。当带电的云块临近地面时，由于静电感应，大地感应出与雷云极性相反的电荷。云层与大地之间就像一个巨大的极板电容器，当云层中电荷密集处对大地的电场强度达到25～30 KV／cm时，就会击穿空气绝缘，云层对大地便发生先导放电。当先导放电的通路到达大地时，大地上的电荷与雷云中的电荷就会发生强烈的中和，出现特大电流，时间大约为50～100μs ，雷电流可达几十万安，其能量巨大，可损坏建筑物，中断通信，危害人身安全。
2. 雷击对智能建筑的侵害
2.1 直击雷。雷电直接击在建筑物上，雷电流经建筑物泄漏于大地时，产生电效应、热效应和机械效应。对安装在建筑顶部的天线、卫星接收装置的破坏威胁最大。
2.2 感应雷。感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成雷击。感应雷入侵电子设备及计算机系统主要通过以下途径：雷电的地电位闪络电压通过接地体入侵、由交流供电电源线路入侵、由通信信号线路入侵。
2.3 雷电波侵入。发生雷击时，雷电沿着管线侵入建筑物内部，危及智能系统和设备的安全。
2.4 雷击电磁脉冲。作为干扰源的直接雷击和附近雷击所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的电位升高以及磁辐射干扰。目前，直击雷造成的灾害已明显减少。感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加，强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压能侵入室内的各种微电子设备，轻则引起系统失灵，重则导致系统或元器件损坏。
3. 防雷设计的原则
通过以上分析，可以知道雷击对智能建筑的危害是复杂多面的，智能建筑的防雷保护也是一个严密的系统工程。因此，现代智能建筑防雷设计不但考虑建筑本身的直击雷防护措施，还需要考虑雷电电磁兼容性，加强和完善建筑物内电子设备的雷电防护措施。
4. 防雷技术措施
4.1 外部防雷措施。外部防御雷击的主要装置包括接闪器、避雷引下线、接地装置等，主要用于防御直接雷击。
4.1.1 接闪器。接闪器是首要、最基本的防雷措施，主要有避雷器、避雷带、避雷网、避雷针。在保护范围以外的突出金属物，如金属设备、金属管道、金属栏杆、广告牌、航空标志灯等，均应与防雷系统相焊接或卡接，构成统一的导电系统。屋顶的金属装饰物如金属旗杆或满足规范要求的金属屋面，均可作为接闪器。
4.1.2 引下线。通常利用建筑物钢筋混凝土柱内的对角主筋作为引下线，建筑物的消防梯、钢柱等金属构件也可作为引下线，每座建筑物的引下线一般不少于2根。其各防雷部件之间均应连成电器通道。引下线是避雷装置的中段部分，上接接闪器，下接接地装置。
4.1.3 接地装置。智能建筑应该建立综合的共用接地系统。把建筑内的交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地与建筑物用作防雷接地的钢筋良好连接，形成一个完整的共用接地体。
4.2 内部防雷措施。内部防御雷击主要包括防御雷电感应、雷电波侵入及雷击电磁脉冲等。通常采取的措施是屏蔽、等电位连接、装设电涌保护器等。
4.2.1 屏蔽。屏蔽的目的是防止雷电磁脉冲辐射对电子设备的影响。在智能建筑内，电磁兼容措施是非常重要的，为了避免电子设备的损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导干扰和外来干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔雷电的脉冲电磁场从空间入侵的通道，阻挡和衰减施加在电子设备上的电磁干扰和过电压能量。屏蔽措施有建筑物外部屏蔽措施和线路屏蔽2种。建筑物外部(外墙)进行全屏蔽构成笼式防雷是最安全可靠的设计方案，要严格选择主机房和信息中心位置，使其处于建筑物的最高等级防雷保护区中，有条件的话可以对机房进行人工屏蔽，提高防雷保护区等级以满足机房的电磁兼容性。线路屏蔽是把穿过防雷区电力电缆，通信光缆其屏蔽层可两端做等电位连接，并与防雷装置可靠相连，当系统只在一端做等电位连接时，应采取两层屏蔽。建筑物之间的非屏蔽电缆应套金属管埋地敷设，并做可靠接地。
4.2.2 等电位连接。建筑物的避雷器引入了强大的电磁场变化，会在相邻的导线上感应出雷电过电压，因此建筑物的避雷系统在防直击雷的同时，却对电子设备引入了雷电。所以必须建立等电位连接，减小电位差，确保电子设备的安全。等电位连接的目的是当雷电袭击时在此建筑物内部和附近几乎是等电位的。对电子设备、系统和所处建筑物的各导电部分建立电位基本相等的电气联接，以减少各金属部件和各系统之间的电位差。等电位连接的措施主要有总等电位连接和局部等电位连接。总等电位连接是将建筑物内的接地装置、公共设施金属管道、建筑金属结构、防雷装置、弱点系统的金属器件等都连接起来，构成统一的导电系统。对建筑中各楼层的电子设备机房、弱电间、配电室等应该采取局部等电位连接。
4.2.3 电涌保护器(SPD)防护。电涌保护器是非线性电压限制元件，用于限制暂态过电压和分流电涌电流的装置，通过在智能建筑的不同防雷区和特定的位置上安装电涌保护器可以防雷击电磁脉冲，进行电涌综合保护。电涌保护的措施主要有电源电涌保护和信号电涌保护。
电源电涌保护共有四级可以采用。在智能楼宇的总配处安装一级电源电涌保护器，在有重要用电设备的楼层安装多级电源电涌保护器。其中第三级电源电涌保护器安装在智能系统机房主配电箱内，第四级安装在需要特殊保护的设备电源箱内。智能楼字设备间的程控交换机、计算机等各种设备及其配线设备是非常重要的，安装信号电涌保护器作为通信线路的第一级防雷措施。机房是智能楼字的核心，需要在机柜中安装计算机网络电涌保护器，作为计算机网络的第一级防雷措施。并且在其他需要保护的电子设备的信号端口上，安装信号电涌保护器，其输出端与被保护设备的端口相连。智能建筑的防雷击工程是一个系统工程，现代防雷技术是全方位的防护，随着电子技术和信息技术的快速发展和智能建筑的不断普及，智能建筑的防雷技术也将逐渐完善。
5. 结语
随着智能化技术的发展及不断普及，智能建筑的防雷技术也将得到不断完善。智能建筑的雷害是多方面的，在设计阶段，应针对各种电气设备的安装位置、综合布线等方面做防雷措施，以大大减少雷击时对智能建筑及内部信息系统的危害。
［文章编号］1006-7619（2011）03-01-139