智能建筑的防雷、接地、抗干扰

[ 摘 要] 文中针对传统防雷系统存在的缺陷，以及智能建筑遭受的途径，提出了智能建筑应建立整体防雷系统，即包括外部防雷和防雷技术。介绍系统防雷技术的具体防护方法。包括电源系统、ups电源系统、终端设备电源、通讯网络系统、电话线及专线、局域网线路、卫星接收天馈线的防护以及接地保护系统最后揭示了发展中的智能建筑的几种防雷新技术。

【 关键词】智能建筑 防雷 保护接地屏蔽 等电位连接

目 前，当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段，它给人类带来了前所未有的方便和快捷，在建筑领域表现的最为突出的是近年来大量兴建的智能楼宇。智能建筑( Intell ig ent Building) 在我国发展日益迅速，已成为新的国民经济增长点。

智能建筑是由楼宇自动化BA( BuildingAutomation ) 、通讯自 动化CA ( Communication Automation ) 、办公 自动化OA( Of f ice Automation ) 在综合布线的基础上，通过系统集成技术而构成的一个综合管理系统。智能化建筑一般多为高层或超高层建筑，其中各种电子设备、计算机和网络等系统，密度大、集成度高，因而它受雷电电磁脉冲袭击的危险性也大大增加，其后果可能使整个建筑内各系统的设备损坏、数据丢失和运行失误，甚至处于瘫痪，造成巨大的经济损失，因此如何有效避免雷电的破坏作用，是智能建筑设计中的一个重要课题。尤其是电子技术的飞速发展，各种先进的测量、控制、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于其中，特别是计算机技术与通讯技术gc5.com的发展相互结合，电子器 件的集成化和超大规模集成化及新型网络通信技术的发展都为信息时代的发展起到了极大的推动和促进作用；但另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度 低，过电压耐受能力差等致命弱点，一旦遭受雷击、浪涌过电压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏，重则造成其它相关系统的中断瘫痪， 酿成不可估量的直接与间接的巨大经济损失和深远影响，对于金融、证券、医疗、保险、航空、航天、国防等国家重要机关尤其是这样，而且雷击侵害的程度已经越 来越严重，发生的次数也越来越频繁。为此，我认为对雷电的防护，不但是必要的，而且是必须实施的。

二、传统防雷系统存在的缺陷

1、 传统避雷针.避雷针原理是雷云放电接近地面时，使地面电场生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中空间，影响雷电先导放电的方向，引导雷电向针放，再通过引下线， 接地装置将雷电流引人大地，从而护物体。从原理上来说，避雷针实际上是引雷针，加某区域雷击概率，起到引火烧身的作用。

2、保护范围世界各国对避雷针保护范围的计算各有不同，有线法、曲线法、改进折线法等计算方法。以上计算法有一个共同点，就是针越多，保护范围越宽。BG 50057-9 4国标采纳IEC推荐的 “ 滚球法”: 是指以一定半径的球体在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球被建筑物上所装的接闪器撑起，这时球体的弧与建筑物之间的范围。长期实践证明这一理论与实际不完全符合。如高层建筑物，即使顶层装上避雷针，但顶层以下的楼层也会遇到侧击雷的袭击。

3, 雷击避雷针时的二次效应雷电袭击建筑物避雷针，由引下线将雷电流引人大地，由于大地电阻的存在，雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和，必然引起局部的电位升高，造成很高的感应过电压、接触电压、跨步电压及反击等一系列二次效应。交流配电地和直流辑地将这种高电位引入机房，UPS输出、输人端被击穿，小型机及其他网络设备连接端口被击穿。这种反击电压少则数千伏，多则数万伏，直接烧坏用电器的绝缘部分，对人身及微电子设备造成很大威胁。由此可知，传统防雷的缺陷，已不能满足智能建筑及其微电子设备的防雷要求，有必要采用更为先进的防雷设备并从建筑物整体防雷的角度来提供更有效的防雷保护。

三、智能建筑遭受雷电的途径

智能建筑遭受雷电电击的途径主要有三种:

( 1) 直击雷: 雷电直接击中智能建筑的露天设备造成设备损坏，或雷电直接击中架空线缆，造成线缆熔断等设备损坏的现象， 称为直击雷。

( 2 ) 雷电感应: 电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫做二次雷。它对设备的损害没有直击雷来得猛烈，但它发生的机率要比直击雷大得多。

( 3 ) 雷电波侵人: 智能控制系统的电源线、信号传输线或进人控制室的金属管线遇到雷击或被雷电感应时，雷电波沿着这些金属导线侵人到设备内， 造成电位差使设备损坏的现象，称为雷电波侵人。雷电波侵人将通过线缆间接传输给智能建筑的系统及设备，间接造成设备损坏。因此，应根据雷电的不同作用方式整体考虑智能建筑的防雷系统。

四、智能建筑的整体防雷系统

1、智能建筑防雷必要性 传统的防雷系统利用避雷针、屋顶接闪器、法拉弟笼及基础内接地网进行防雷接地，虽然能对智能建筑及其中的人员起到保护，但对由于雷电感应、电磁脉冲、电路浪涌等引起的电子干扰，传统的防雷系统 存在以下几个方面的缺陷:

( 1) 雷电直接击中延伸在智能建筑外的供电及通信数据线，雷电感应电流可迅速侵人至建筑物内部。

( 2 ) 城市大型电力电网的切换及大型电力用户的启停而产生的浪涌。

( 3 ) 智能建筑内部电气设备 ( 如空调主机、电梯、 大功率水泵等) 的频繁启停而产生的浪涌。

( 4 ) 供电、 通信及数据线路与其连接的其他建筑物或地面被雷击中而传输或感应的电磁脉冲和浪涌电流。

( 5 ) 静电通过数据线路对设备电流表元件直接的损害。 通过以上分析可知智能建筑中的防雷技术显得愈加重要，而且要求更加全面的防雷技术。由于智能建筑中线缆密布、设备繁多，微电子系统复杂，且防护能力单薄，为gc5.com保证系统、设备安全、正常地运行，必须采取专门的措施加以保护，所以智能建筑的防雷保护是一个严密的系统工程。因此智能建筑防雷除了考虑建筑本身的直击雷防护措施外，还必须高度重视雷，还必须高度重视雷电电磁兼容性，加强和完善建筑物内电子设备的雷电防护措施。IEC有关技术文件将两者分别定义为 “ 外部防雷系统”和 “ 内部防雷系统”，在它们的界面则采取共用接地体，屏蔽，均压，等电位连接等技术处理方法，使两者有效结合起来，形成一个相对独立而又统一的整体防雷体系。

2、外部防雷系统 智能建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷，其作用是保护建筑物本身不遭受雷击。所以必须有良好的共用接地系统和泄流通路。

( 1) 良好的共用接地系统和泄流通路

a、共用基础接地体智能建筑应建立综合的共用接地系统。因为智能建筑内各种交流、直流设备众多，线路纵横交错，应将建筑物内的交流工作地、安全保护地、直流工作地与建筑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。避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电位的反击现象，保证电子设备正常运行。

b、足够的泄流通路和均压措施 利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作防雷引下线，从屋顶就增多其分流支路，减小各导体上雷电流数量，并且建筑外廓各个角上的柱筋应被利用。由于智能建筑大多为高层建筑，还应采取gc5.com防侧击雷措施，在30m以上应将建筑的外圈梁钢筋焊接连通形成均压环，并与防雷引下线相连。充分利用建筑物的桩基钢筋、柱钢筋、各圈梁钢筋、屋顶楼面钢筋，使它们可靠焊接，形成良好的雷电流泄流通路。

3、内部防，系统 内部防雷包括防雷电感应，防反击以及防雷电波侵人。良好的内部防雷能减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应，并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取屏蔽、等电位连接等措施。

( I ) 合理的屏蔽

在智能建筑内，电磁兼容措施是非常重要的，为了避免所用设备的功能障碍，避免甚至会出现的设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导导干扰和外来干扰。这些干扰的产生有的是因为导线之间的藕合现象，有的是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压，大功率辐射电磁场，自然雷击放电。这些现象会对用来发送或接收很高传输效率的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施，免受来自各种方面的干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。

等电位连接：为保证智能建筑内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等都处于同~ 电位，为此钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。智能建筑中的等电位连接包括总等位连结和局部等电位连结。

采取泄流、均压、接地、屏蔽、等电位联接等系统的综合整体防护措施，可大大减少雷击时对智能建筑及部信息系统的危害。随着智能化技术的逐渐发展及智能建筑在我国的不断普及，智能建筑的防雷技术也将不断得到完善。