现代雷电防护技术在智能建筑工程中的应用探究 陈群

发表时间:2020/7/21   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:陈群 温志波
[导读] 摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的智能化建筑的发展也有了很大的创新。
        (身份证号码:44142419900904XXXX;身份证号码:44538119880805XXXX)
        摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的智能化建筑的发展也有了很大的创新。虽然我国智能建筑的防雷技术发展较晚,但是随着科学技术的不断发展,当前在智能建筑的防雷水平上已经取得一定的成果。智能建筑作为新型的建筑设施,是在建筑中融入现代化的网络技术、智能通讯技术等高科技技术。因此对防雷技术有着较高的标准和要求。
        关键词:现代雷电防护技术;智能建筑工程;应用探究
        引言
        智能建筑随着信息化技能的普及,建筑物内各种信息系统对雷电的敏感程度要求也越来越高,由于雷电本身选择时有很多的不确定性,因此对智能建筑的雷电防护显得越来越重要。建筑物内部很多的信息系统:监控设备、消防设备、门禁设备、楼宇自动化等都受到的重视。
        1高层智能建筑物界定及雷击破坏的特征
        随着我国城市化水平、科技水平、经济水平的不断提升,在“高层建筑物”的基础上大量智能化设备接入,进而形成了所谓的“高层智能建筑物”,它泛指在保持“高层建筑”高度特征的同时,在建筑内部充满大量电子型设备,诸如电梯系统、网络系统、光电系统、报警系统等,相对建筑设施及一般电气设备而言,“电子设备”自身正常运行状态下对抗干扰要求高,整个智能建筑的复杂性又决定了过电压能力低、绝缘等级小等缺陷,往往不需要雷击直接“命中”就会出现灾难性事故,例如,广泛分散于高层智能建筑中的计算机系统,当雷击电磁脉冲(LEMP)的磁感应强度超过0.07高斯,就会发生设备宕机,超过2.4高斯就会造成设备永久性破坏;因此,针对高层智能建筑物的防雷工作,应从传统的接闪杆、接闪网等狭隘认知中走出来,系统而全面地了解雷击破坏的新特征。第一,雷击破坏影响范围扩展到“全行业”。高层智能建筑在支撑资源上大致包括两种,其一是“电力能源”、其二是“建筑空间”,这两方面资源几乎贯穿于现代全部行业。换而言之,对于“高层化”和“智能化”建筑需求的产业,在现代化社会已经不是“个案”,航空航天、电子商务、石油化工、金融经济等各领域中,特别是在“寸土寸金”的城市空间中,高层建筑的出现原本就是为了节约建筑用地,这就极容易造成不同行业容纳到同一个高层智能建筑物的现象,一旦出现雷击破坏其影响也是不加分辨的。第二,雷击破坏损失从“直接性”变为“间接性”。传统建筑、人工设施等受到雷击破坏,基本上都是“直接性”的,后期及时修复建筑损失即可。而对于高层智能建筑而言,发生雷击破坏之后,直接损失并不大,但会在很长一段时期内无法使用对应的电气电子设备、网络系统、通讯设备等,造成巨大的间接性经济损失。例如“金融证券”系统一旦被破坏,造成的间接损失范围更大。第三,雷电灾害的影响对象具有“普遍性”。自然界的雷电灾害是无规律可循的,但针对人造建筑的损害却可以进行清晰的界定,基于“传统高层建筑”向“高层智能建筑”的发展过程,雷击破坏的物理形式也从“二维空间”转变为“三维空间”入侵,在雷击空间扩大的基础上,“入侵途径”不再单纯地是利用闪电直击、过电压波沿线传输,而是更多地基于脉冲电磁场的方式,采取“全方位、无空隙”的破坏,由此形成的“普遍性”损害也可以理解为对智能电子设备的“无差别”破坏,因此高层智能建筑的雷电防护技术的关键在于规避雷电电磁脉冲(LEMP)。第四,雷电灾害的渗透渠道呈现“多元性”。高层智能建筑发生雷电灾害现象,受到损失最大的并非建筑体,而是转移到电子器件、设备、系统等对象上,鉴于相关要素的复杂性,很难预估哪一类组成部分容易受到损害,这也体现出雷电灾害渗透的“多元性”,理论上任何对于LEMP敏感的部位都可能是“入侵途径”。
        2智能建筑遭受雷击途径
        2.1直击雷
        雷电直接击中地面建筑物的突出物体,然后经防雷装置泄放入地。如果没有适当的泄放途径,雷电流的能量以物理损害的形式对建筑物或其顶部的其他设施造成严重损害。

雷电的放电类型中主要以长时间雷击对建筑物的破坏最大,按照GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的相关规定。可以采用GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中相关内容使用和补充。
        2.2雷电波侵入
        雷击波侵入系统的方式有多个途径,其中一个经常性的入侵方式就是过电压波的形式顺着远处的高压线,形成瞬态过电压,从远处传至建筑物内,信号线进入到建筑物内也是通过此种方式进入到建筑物内,对进入建筑物内的电子信息系统直接损坏,过程危害极大,智能建筑作为一个综合的、复杂的网络系统尤其要注意。
        3现代雷电防护技术在智能建筑工程中的应用
        3.1整体防雷施工技术要点
        传统高层建筑的防雷机制,主要是采用“引流”的方式将雷电流引入大地,这一过程中会在建筑物周围形成强大的磁场,对于“智能建筑”而言,反而更容易破坏电子设备,这一过程可描述为“雷电流LEMP→空间耦合途径→智能系统受损”;电磁脉冲是“场”,雷电流为“路”,据此针对高层智能建筑物的防雷施工技术必须加强建筑物本身保护,不能“一引了之”,一方面要保留天面接闪器等直接雷击防护措施,另一方面要规避“感应雷”的危害,按照雷击电磁脉冲屏蔽措施进行系统设计、分区保护,即“内部保护”形式,例如线缆屏蔽、三维屏蔽体等。
        3.2接地设备
        在防雷技术当中,最为重要的原则是保证将雷电直接引入大地进行泄散,因此,选择接地装置的敷设尤其重要。当前,很多智能建筑的防雷技术都会选择建筑物中自然接地装置,当自然接地装置的接地电阻无法达到防雷技术的相关标准要求时,则需要增设相应的人工接地体。智能建筑当中有着较多的现代化电子设备,大部分电子设备以及相关的线路都是属于耐压程度低、防干扰标准高的设施,因此十分害怕受到雷电击中。如果雷电直接或者间接的击中这些电子设备,都会对其造成严重的损坏和干扰。因此,在设计智能建筑的防雷装置时需要经过十分严格、缜密的分析和计算,保证雷击不会对智能建筑中的电子设备产生影响。这就需要在智能建筑中设置专业的防雷接地设备,有效的将雷电导入大地。
        3.3等电位连接技术
        为了防止智能建筑不会出现雷电反击、跨步电压、接触电压的情况,因此在智能建筑的地面、金属材料管道、线路以及墙板等位置进行等电位敷设。如果智能建筑的主体材料是钢筋混凝土,则需要在各个楼层的合适位置预先设置和房屋结构相应的防雷导体材作为等电位连接板,将其与接地设施的主干线进行连接,保证智能建筑中各个局部的等电位以及总等电位全部连接。当前,智能建筑中电子设备的等电位连接体系主要采用S型网络连接结构以及M型网络连接结构,而有的智能建筑则将这两种形式进行组合使用。其中,S型等电位连接结构主要应用于电子设备数量较少或者局部的等电位系统当中,而M型等电位连接形式主要应用在大型电子设备当中。
        结语
        每一栋建筑物都不同,主要通过实际的勘测和现场查看,得出结论为:进线方式不同,设备安装位置不同,保护器件装设位置不同,设备型号不同等。总之,智能建筑防雷工程是一项复杂的综合工程,实际工程设计和施工过程中,在防雷设计与施工方案的优化,技术参数的确定,防雷产品的选型与安装,施工材料的选取,施工工艺考究等方面都值得我们深入的研究和探讨。
        参考文献:
        [1]雷琳.建筑物防雷接地工程施工要点分析[J].建筑安全,2019,34(6):56-58.
        [2]薛明.防雷工程施工常见问题及对策[J].中国新技术新产品,2019(10):117-118.
        [3]原向葵.建筑物防雷工程施工常见问题及质量控制措施[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(17):36-37.
        [4]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.
        [5]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012.
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