防止智能建筑中雷害的方法和技术措施探讨

苏社平

摘要:文章对智能建筑中的防雷保护技术进行了探讨,并详细的介绍了各种防雷措施。

关键词:智能建筑;雷电;综合防雷; 装置;措施

中图分类号:TU895文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)08-0031-01

1前言

智能建筑是以建筑为平台,兼备通信网络、办公自动化、建筑设备自动化,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。每年我国电子设备因雷击而造成的经济损失十分严重。而普通建筑物的防雷系统已满足不了更新、更高的要求,智能建筑的防雷保护成为一个越来越重要的课题。

2雷电破坏的形式和途径

第一,直击雷(包括侧击雷)。带电荷的雷云直接与地面上的物体之间放电,产生电效应、热效应和机械力。

第二,雷电波侵入。由于雷电对架空线路或金属管道的作用,雷电波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身安全或损坏设备。

第三,雷电感应。雷电放电时,由于雷电流变化的梯度大而产生强大的交变磁场,在附近的导体上产生静电感应和电磁感应,它可能使金属部件之间产生火花。

第四,地电位反击。雷电流由接闪器接闪后由接地装置引起的冲击电位,可能对其它物体发生放电而造成危害。

第五,雷击电磁脉冲。作为干扰源的雷电流及雷电电磁场产生的电磁场效应,是闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近而引起的。

3防雷的装置和措施

第一,接闪器。是被保护物中直接接受雷击的金属导体。包括避雷针、避雷带(线)、避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件。但不得利用安装在接收无线电视广播的共用天线杆顶上的接闪器来保护建筑物。一般接闪器可采用圆钢、焊接钢管或扁钢制成,通常沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。

第二,引下线。又称引流器,是连接接闪器和接地装置的金属导体。应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性的要求。可采用圆钢或扁钢,还可利用建筑物的金属爬梯、钢柱、金属烟囱等,但应优先利用建筑物钢筋混凝土柱或剪力墙中的主钢筋作引下线。引下线不应小于两条。

第三,均压环。建筑高度超过30米时,从30米起每隔不大于6米沿建筑物四周设水平避雷带形成闭合环,并与引下线可靠连接。闭合环常利用建筑外墙圈梁或楼板主钢筋焊接而成。30米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物应与防雷装置连通。

第四,接地装置。是接地体和接地线的总合。可采用角钢、钢管、圆钢或扁钢等,应优先利用建筑物基础内的钢筋作自然接地体,当自然接地体的接地电阻达不到要求时,增加人工接地体。利用自然接地体时,建筑物基础必须是采用硅酸盐水泥、周围土壤的含水量不低于4%、基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层。

防雷接地、工作接地、安全保护接地和弱电系统接地宜共用接地系统,达到均压、等电位,以减少各种接地设备间、不同系统之间的电位差。各类接地设专用接地干线,接地电阻必须按接入设备中要求的最小值确定。

第五,等电位联结。是将设备和装置外露可导电部分用导体或电涌保护器所作的电位基本相等的电气连接。它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差,并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。

第六,屏蔽。是一种防止外来电磁波的干扰、侵入或防止内部电子设备产生的高频能向外部泄放的装置。

可采用建筑物和房间的外部屏蔽、合理敷设线路、线路屏蔽等措施。外部屏蔽通常指由诸如由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等组成的屏蔽笼(即法拉第笼),它对笼内部屏蔽信号源的辐射信号有较大的衰减作用;线路敷设方面,要求建筑物内的各种电源电缆、通讯线应敷设在金属管、金属格栅或钢筋成格栅形的钢筋混凝土管道内,且管间保持一定的距离。垂直敷设的金属管线和金属线槽敷线的干线应集中在建筑物的中心部位;此外,可采用双层屏蔽及同轴电缆。

第七,电涌保护器。是用于限制瞬态过电压和分流电涌电流的器件,它至少包含一个非线性电压限制元件。分为电源电涌保护器、天馈电涌保护器和信号电涌保护器。

4综合布线系统的防雷

智能建筑的通信网络系统、办公自动化系统、建筑设备自动化系统三部分是通过结构化的综合布线来完成。综合布线在智能建筑中的地位举足轻重。

综合布线系统,是指建筑物或建筑群内的传输网络,它既使话音和数据通讯设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连,也使这些设备与外部通信网络相连。该系统由六个子系统组成:建筑群子系统;设备间子系统;管理子系统;垂直干线子系统;水平干线子系统;工作区子系统。

我们下面分析一下对综合布线系统的防雷保护。

第一,建筑群子系统。由连接两个及以上建筑物之间的缆线和配线设备组成。若采用光缆作为建筑物间网络连接介质,不需要安装避雷器,甚至可以架空敷设。若采用双绞线,则必须穿管埋地敷设。进入建筑后,采用双绞线敷设时,导线必须单独敷设在弱电金属桥架或金属管道内。金属桥架和金属管道与综合接地系统良好连接,充当导线的屏蔽层,不能与强电导线共用强电金属桥架或强电金属管道。

第二,设备间子系统。由进线设备、程控交换机、计算机等各种主机设备及其配线设备组成。它是布线系统最主要的管理区域,通常分为语音管理和数字管理两部分。

语音设备管理区子系统连接大楼外的各种线路,经与垂直干线子系统跳接后,连通各语音管理子系统,为防雷电破坏,应安装通信避雷柜作为通信线路的第一级防雷措施。连接进出大楼的大对数通信电缆必须埋地敷设,以防进出大楼的通信线路引入的感应雷。

数据设备管理子系统即是计算机网络核心设备,是采用大对数双绞电缆作为传输主干缆。需要在机柜中安装计算机网络防雷器,作为计算机网络的第一级防雷措施。若采用光缆作为计算机网络主干线,则避免了雷电影响,是最好的防雷措施。

第三,管理子系统。设置在各层配线间,由配线设备、输入/输出设备等组成。管理子系统也分为数据和语音两部分。语音部分采用BIX安装架固定在墙面上。由接线板,绕线环等组成,需要安装信号避雷器作为通信线路的第二级防雷措施。数据部分采用双绞线作为垂直主干线,也需要在机柜中安装信号避雷器作为计算机网络的第二级防雷措施,防护由于引下线泄放雷电流而形成的电磁场突变所产生的雷电感应。

第四,工作区子系统。由连接在信息插座上的各种设备组成。连接计算机网络的数据点由于在管理子系统中已采取了防雷措施,所以在工作区子系统一般不需要再加装防雷设施。

5结束语

智能建筑防雷是一个综合防雷系统,也是一个全新的课题。随着智能化技术的日趋完善以及智能建筑在我国的不断普及,智能建筑的防雷保护技术也将不断得到发展。