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淺談智能建筑防雷擊工程技術(shù)工學(xué)論文
當(dāng)人類社會(huì)進(jìn)入電子信息時(shí)代后，隨之產(chǎn)生的智能建筑中安裝了通信、計(jì)算機(jī)等大量的電子設(shè)備并形成智能系統(tǒng)，稱之為智能建筑。智能建筑主要包括通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中采用了大量的計(jì)算機(jī)及微電子設(shè)備，通過(guò)遍布整個(gè)建筑物的探測(cè)器、控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)柜等為用戶提供服務(wù)。由于智能建筑中的計(jì)算機(jī)及微電子設(shè)備功率小、工作電壓低、絕緣程度不高，過(guò)電壓承受能力差，抗干擾、抗電涌的能力較弱等特點(diǎn)，一旦遭雷電干擾，不但會(huì)損壞系統(tǒng)中價(jià)格昂貴的設(shè)備，而且極有可能使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，熟悉雷電，掌握建筑智能設(shè)備及其系統(tǒng)對(duì)雷電侵襲的防護(hù)技術(shù)尤顯重要。
一、雷電作用的種類
雷電侵襲智能系統(tǒng)的形式主要有直接雷擊、側(cè)向雷擊、雷電感應(yīng)、雷電波侵入，此外還有雷擊電磁脈沖等。
1、直接雷擊：雷電直接擊在建筑物上，雷電流經(jīng)建筑物泄漏于大地時(shí)，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。
2、雷電感應(yīng)：雷電放電時(shí)，在雷電流通過(guò)的周圍，將有強(qiáng)大的電磁場(chǎng)產(chǎn)生，使通過(guò)電流的導(dǎo)體或金屬構(gòu)件及電力裝置上產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，有時(shí)可達(dá)到幾十萬(wàn)伏，完全能夠?qū)σ话汶姎庠O(shè)備的絕緣層造成破壞；在金屬構(gòu)件交叉連接的回路中，由于接觸不良或存在空隙的接點(diǎn)，將產(chǎn)生火花。
3、雷電波侵入：雷電對(duì)架空線路或金屬管道的作用，雷電將沿著這些管線侵入建筑物內(nèi)部，危及智能系統(tǒng)和設(shè)備的安全。
4、雷擊電磁脈沖（LEMP）：作為干擾源的直接雷擊和附近雷擊所引起的效應(yīng)。絕大多數(shù)是通過(guò)連接導(dǎo)體的干擾，如雷電流或部分雷電流、被雷電擊中的電位升高以及磁輻射干擾。
二、雷擊災(zāi)害的新特點(diǎn)
當(dāng)高科技得到廣泛應(yīng)用后，雷擊災(zāi)害的特點(diǎn)與以往有極大的不同，出現(xiàn)新的特點(diǎn)。比如：
�。�1）受災(zāi)面積增大，從建筑、電力這兩個(gè)行業(yè)延伸到其它行業(yè)，特別是高科技應(yīng)用較廣泛的領(lǐng)域。如郵電通訊、計(jì)算機(jī)、航天航空、智能系統(tǒng)等。
（2）雷擊災(zāi)害的空間范圍擴(kuò)大了，從二維空間侵入變?yōu)槿S空間侵入。由雷電直擊和過(guò)電壓波沿管線傳輸增加至空間閃電的脈沖電磁場(chǎng)，以三維空間的形式侵入到任何角落，無(wú)孔不入地產(chǎn)生災(zāi)害。
�。�3）雷擊危害程度大大增強(qiáng)，雷擊災(zāi)害的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失大幅度增加。
（4）雷擊災(zāi)害的對(duì)象已集中在價(jià)格昂貴的采用電子器件或微電腦的設(shè)備上，毫無(wú)疑問(wèn)，智能建筑將是雷擊侵害的主要對(duì)象。
因此，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到防雷工程的重要性、迫切性、復(fù)雜性已相當(dāng)程度地增加了，雷電的防御由單一防護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)防護(hù)，我們必須根據(jù)新的特點(diǎn)并站在新的高度來(lái)熟悉和研究當(dāng)代防雷技術(shù)，提高人們對(duì)雷擊災(zāi)害防御的綜合能力。
三、防御雷擊的原則
由于智能建筑的出現(xiàn)并被廣泛采用，以及雷擊災(zāi)害的新特點(diǎn)，我們必須全方位地層層設(shè)防，既要泄流、攔截，也要均衡電位、屏蔽隔離、過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)等，達(dá)到綜合防御雷擊的目的。
四、防御雷擊的措施
智能建筑在一、二類建筑物中采用較多，防雷等級(jí)通常為一、二級(jí)，一級(jí)防雷的沖擊接地電阻應(yīng)小于10歐姆，二級(jí)防雷的沖擊接地電阻不大于20歐姆，公用接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)小于或等于1歐姆。在工程中，將屋面避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷針或混合組成的接閃器作為接閃裝置，利用建筑物的結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋作為引下線，以建筑物基礎(chǔ)地梁鋼筋、承臺(tái)鋼筋或樁基主筋為接地裝置，并用接地線將它們良好焊接。與此同時(shí)將屋面金屬管道、金屬構(gòu)件、金屬設(shè)備外殼等與接閃裝置進(jìn)行連接，將建筑物外墻金屬構(gòu)件或鋼架、建筑物外圈梁與引下線進(jìn)行連接，從而形成閉合可靠的“法拉第籠”。建筑物內(nèi)，將智能系統(tǒng)中的設(shè)備外殼、金屬配線架、敷線橋架、穿線金屬管道等與總等電位或局部等電位相逢在配電系統(tǒng)中的高壓柜、低壓柜安裝避雷器的同時(shí)在智能系統(tǒng)電源箱及信號(hào)線箱中安裝電涌保護(hù)器（SPD）。從而達(dá)到綜合防御雷擊的目的，確保智能建筑的安全。
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外部防御雷擊的主要裝置包括接閃器、避雷引下線、接地裝置等，主要用于防御直接雷擊。
1、接閃器
（1）避雷針：一般采用鍍鋅圓鋼或焊接鋼管制作。工程中，將避雷針與避雷引下線相連接，或者與避雷帶相連接，或者與避雷網(wǎng)相連接。
�。�2）在易受雷擊的屋角、屋脊、女兒墻、屋面四周的檐口安裝直徑為12MU鍍鋅圓鋼作避雷帶。并在屋面采用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼設(shè)置不大于10mx10m或15mx15m的網(wǎng)格，該網(wǎng)格與避雷帶相連。
�。�3）屋頂上的構(gòu)筑物或其它凸出屋面的物體，如磚砌水箱、樓梯頂蓋、電梯機(jī)房頂蓋、屋頂造型等，沿其四周裝設(shè)避雷帶；在屋面接閃器，保護(hù)范圍以外的建筑物，如主樓裙房屋頂、連接單體樓的通道等均應(yīng)安裝直徑為12mm的鍍鋅圓鋼避雷帶；主樓屋面上的金屬物件，如天線、冷卻塔、消防管道或其它供水管道、風(fēng)機(jī)、不銹鋼水箱等都必須與屋面避雷帶連接，其連接線的截面不應(yīng)小于屋面避雷帶的截面。
�。�4）當(dāng)建筑物高度超過(guò)30m時(shí)，該大樓30m及其以上部分的陽(yáng)臺(tái)金屬欄桿以及外墻上的金屬門窗、鋼架等金屬構(gòu)件或其它金屬凸出物都必須與避雷引下線連接構(gòu)成電氣通路，以達(dá)到防御側(cè)向雷擊的目的。
2、避雷引下線
避雷引下線通常利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)主筋，當(dāng)該主筋直徑大于或等于16mm時(shí)，則取其中兩根鋼筋通長(zhǎng)焊接作為一組避雷引下線；當(dāng)該主筋直徑小于16，時(shí)，則取其中四根鋼筋通長(zhǎng)焊接作為一組避雷引下線。避雷引下線上部與避雷帶連接，下部與接地裝置連接。
3、接地裝置
目前建筑物大部分都是采用埋深大于60……基礎(chǔ)鋼筋作接地裝置，利用地圈梁的主筋兩根組成閉合環(huán)網(wǎng)，地梁圈兩根主筋與承臺(tái)底部鋼筋連接有樁基礎(chǔ)的，在引下線設(shè)置處應(yīng)將樁基主筋與作接地線的地梁圈主筋連接。
�。ǘ﹥�(nèi)部防御雷擊
內(nèi)部防御雷擊主要包括防御雷電感應(yīng)、雷電波侵入及雷擊電磁脈沖等。通常采取的措施是屏蔽隔離、等電位連接與接地、裝設(shè)電涌保護(hù)器等。
1、防御雷電感應(yīng)的措施
�。�1）在智能系統(tǒng)中央控制室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心、監(jiān)控中心、消防控制室、電話機(jī)房以及其它樓層設(shè)備用房等處設(shè)置局部等電位箱（LEB），局部等電位箱內(nèi)端子板以鍍鋅扁鋼或銅板或銅線與接地體或建筑物總等電位箱內(nèi)端子板房間內(nèi)金屬設(shè)備外殼、電纜橋架、穿線金屬管道、設(shè)備用支架、靜電地板支架或其它金屬構(gòu)件等敷銅線與局部等電位箱內(nèi)端子板可靠連接。
�。�2）在弱電豎井內(nèi)通長(zhǎng)安裝一根鍍鋅扁鋼或銅板，電纜橋架、垂直管線的穿線鋼管每三層與其相連，并將各樓層豎井內(nèi)配線架、設(shè)備用機(jī)柜或支架與該鍍鋅扁鋼或銅板連接。
�。�3）智能系統(tǒng)在大樓內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)安裝的各種設(shè)備，如傳感器、控制器、讀卡器、攝像機(jī)機(jī)架等的金屬外殼應(yīng)就近與樓層局部等電位相連。
�。�4）電纜橋架、穿線鋼管極其與箱柜對(duì)接處應(yīng)做到電氣通路良好。
2、防御雷電波侵入的措施
�。�1）進(jìn)建筑物電源線纜特別是智能系統(tǒng)用線纜應(yīng)盡量埋地敷設(shè)。在建筑物底層安裝總等電位箱，將進(jìn)入室內(nèi)的消防管道、各種金屬保護(hù)套管、線纜金屬保護(hù)層等以銅線與總等電位箱端子板相連。若智能系統(tǒng)機(jī)房設(shè)在底層，其入戶金屬管道與線纜金屬保護(hù)層等也可以以銅線與機(jī)房?jī)?nèi)局部等電位端子板相連。金屬管道中斷處應(yīng)跨接。
�。�2）需架空敷線，應(yīng)換纜進(jìn)戶，在架空與電纜換接處裝設(shè)避雷器，并將避雷器、電纜金屬外皮、保護(hù)鋼管及其它金屬部件一起接地。
3、防御雷擊電磁脈沖的措施
雷擊電磁脈沖的防護(hù)是在雷電入侵大樓的各通道上（如電源線路、信號(hào)傳輸線路及進(jìn)入大樓的各種管線等），通過(guò)采用屏蔽隔離、均壓、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、接地等方法，將雷電過(guò)電壓、過(guò)電流泄放入地，從而達(dá)到保護(hù)智能建筑設(shè)備的目的。
4、電涌保護(hù)器（SPD）防護(hù)
電涌保護(hù)器是非線形電壓限制元件，用于限制暫態(tài)過(guò)電壓和分流電涌電流的裝置，分開關(guān)型、限壓型和混合型；若按電涌保護(hù)器在智能系統(tǒng)中的功能，又可分為電源線路電涌保護(hù)器、天饋線路電涌保護(hù)器和信號(hào)線路電涌保護(hù)器。
�。�1）電源線路的電涌保護(hù)一般可采用四級(jí)。其中第三級(jí)電涌保護(hù)器安裝在智能系統(tǒng)機(jī)房主配電箱內(nèi)，用于保護(hù)以該配電箱為電源的所有設(shè)備；第四級(jí)安裝在需特殊保護(hù)的設(shè)備（如數(shù)字程控交換機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主交換機(jī)等）電源箱中。電源線路的各級(jí)電涌保護(hù)器應(yīng)分別安裝在被保護(hù)設(shè)備用電電源的前端，其接線端分別與電源箱相應(yīng)相線連接；其接地端與電源箱內(nèi)PE端子板相連。各級(jí)電涌保護(hù)器連接導(dǎo)線長(zhǎng)度不宜大于0.5m.
�。�2）天饋線路電涌保護(hù)器串接在天饋線與被保護(hù)設(shè)備之間。
�。�3）信號(hào)線路電涌保護(hù)器安裝在被保護(hù)設(shè)備的信號(hào)端口上，其輸出端與被保護(hù)設(shè)備的端口相連。
智能建筑的防雷擊工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，我想只要我們采取綜合防御雷擊的措施得當(dāng)，內(nèi)外結(jié)合，在智能建筑中構(gòu)成一套完整的防御雷擊體系，我相信雷擊事故的發(fā)生是可以避免的。
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