超高商业大厦内部磁场强度的研究与分析

李承昊　王悦　马晓晨　张黎黎

摘 要：该文对国家标准，以沈阳某超高商业大厦的建筑用途、建筑电气系统特征、操作环境等综合数据为基础，分析该建筑遭直接雷击时流过引下线的雷电流及其周围磁场强度，并研究采用不同材质屏蔽网格时，不同屏蔽网格尺寸下电子设备距离屏蔽网格的安全距离，以期对超高建筑的机房及监控室设计、变电室选址等工作提供参考意见。

关键词：超高层 磁场强度 屏蔽网格 安全距离

中图分类号：TU758.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0044-02

Abstract： In this paper，the national standards，a high commercial building in shenyang construction purpose，building electrical system characteristics，operating environment and other comprehensive data as the foundation，analysis of the building when the direct lightning strike through the downlead of lightning current and the magnetic field strength around，and adopt the different material shielding grid，the electronic equipment under different shielding grid size from the safe distance of shielding grid，in order to ultra-high buildings room and control room for reference to design，the location of the substation room etc.

Key Words： Tall magnetic field intensity； Shielding grid； Safe distance

1 项目基本信息分析

该工程的建筑防雷，按二类防雷建筑物考虑。防雷分区：外墙金属框架外部为防雷分区的LPZ0区，其中处于接闪器保护范围以外的为LPZ0A区，处于接闪器保护范围以内的为LPZ0B区；玻璃幕墙、铝合金窗、钢筋混凝土构成格栅形大空间屏蔽体内部为防雷分区的LPZ1区；如果内部在房间或设备外加装屏蔽体，屏蔽体内部构成防雷分区的LPZ2区，以此类推。

依据规范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，针对以下两种情况：（1）直接雷击；（2）邻近雷击，估算建筑物内部的磁场强度。

2 建筑內部空间的磁场强度

根据规范GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，以下主要估算建筑物内部空间的磁场强度。

沈阳恒隆市府广场1A期办公楼1座利用建筑物柱内两根主筋（不小于D16）上下焊通，作为引下线，引下线为18根（按周长除以基础网格尺寸计算）。当其遭受直接雷击时，依据GB50057-2010和IEC61024-1-2可按如下方法估算引下线分流系数：

顶1层、顶2层、顶3层、顶4层、顶n层（n>4）分流系数：

根据建筑物结构可知：环之间的距离h为楼层高度（4.2 m），Cs与Cd应取建筑物引下线间距的最小值（8 m）和最大值（12 m）分别代入计算。

则建筑物遭受直接雷击时，根据雷电流在引下线中的分流情况，可计算出在不同楼层高度流经每条引下线的最大电流强度，并估算出引下线附近的最大磁场强度（见表1）。估算公式参考无限长载流导体磁场强度公式：

引下线中的分雷电流强度（A）；

所考虑点至引下线的水平距离（m）。

首次雷击时，雷电流强度远大于后续雷击时的雷电流强度，因此，以下估算均讨论首次雷击的情形。

根据《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887-2000），要求机房内磁场干扰强度不大于800 A/m。考虑最恶劣的情况，并兼顾实用性，根据被考虑点距离引下线的不同距离（典型值1～5 m），表1选取2个典型雷电流强度进行计算。其中150 kA为规范值，从表1可知，当雷电流为150 kA时，在顶2层时距雷击点5 m及以上，在顶3层时距雷击点3 m及以上，在顶4层及以下楼层距雷击点2 m及以上时，磁场强度才在安全范围内。

3 屏蔽网格尺寸与安全距离的关系

如果处于建筑物内部的机房离引下线距离太近，其内部的磁场强度超过800 A/m时，需在机房四周加装六面体金属屏蔽网格，使机房内部形成防雷分区的LPZ2区，加装的屏蔽网格必须使机房内部的磁场强度满足低于800 A/m的要求，并且在尽可能的条件下，越低越好。机房屏蔽网格所需的屏蔽系数SF可用下式估算：

LPZ1区内的磁场强度，即建筑物内部磁场强度；

LPZ2区内的磁场强度，即加装屏蔽网格内部上限值为800A/m，这里取800A/m进行估算；

依据GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，计算所需的屏蔽系数Kc及相应的屏蔽网格宽度W。

根据被考虑点距离引下线的不同距离（典型值1～5 m），表2不仅估算出该点处所需的屏蔽网格宽度，还给出了屏蔽网格内部对应的安全距离。150 kA和10 kA代表两个典型雷电流强度值。

4 结语

计算表格中雷电流强度均为首次雷击的雷电流强度，网格宽度和安全距离是按照屏蔽材料为钢、铜或铝来进行计算，材料截面积为50 mm2，根据《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000，要求机房内磁场干扰场强不大于800 A/m，表格中计算的所有屏蔽网格宽度和安全距离均依照屏蔽后的场强为800 A/m计算得出，设计机房的屏蔽网格时，为安全起见，应当选用小于表2中的屏蔽网格宽度。

参考文献

[1] GB50057-2010 建筑物防雷设计规范[S].2014.

[2] GB50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].2013.

[3] 李承昊.智能建筑的几种有效防雷接地技术措施[J].科技资讯，2016，14（10）：24-26.