网络教育学院专 科 生 毕 业 大 作 业 题 目： 智能建筑综合雷电防护技术研究 学习中心： 层 次： 高中起点专科 专 业： 电力系统自动化技术 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2022 年 09 月 02 日 智能建筑综合雷电防护技术研究3.2 内部防雷措施3.2.1 干扰源为了分析计算在雷电防护装置(LPS)及与之相连的装置中雷电流的分布，将雷电流源看作一个向 LPS 的导体及与其相连装置注入雷电流(由若干个雷击组成)的电流发生器。3.2.2 防雷区建筑物防雷设计规范(GB50057-94)规定了防雷保护区的概念，便于设计者利用系统的层次分析各防雷保护区界面处的金属导体等电位联接和装设过电压保护器去分流和限压的措施，使侵入波干扰信号不断减少。这同我们过去的层层设防、互相配合的保护是一致的，在不同防雷保护区的界面上有不同层次的结合，就是要求注意各个界面处内外系统的相互关系与相互作用，即要根据流过电压保护器的电流波形，残压特性和大小，过电压保护器的伏秒特性以及雷电流通过后产生的工频续流大小等选择过电压保护器才是合理的。通常，防雷区划分级数越高，其电磁环境参数就越低。所有金属物在穿越各个分区时，应在各分区界面处作等电位连接或屏蔽措施;应按防雷区布置 PSD。3.2.3 屏蔽从原理上讲，为减小电磁感应效应，应采取的措施为外部屏蔽措施、适当的布线措施和线路屏蔽措施。防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。对于屏蔽的措施，目前我国己颁布《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 GBT50311 一2000，其中对于线路屏蔽以抗击雷电过电压及电磁干扰的措施己规定得相当规范，因此在实际设计中应严格执行 GBT50311 一 2000 中的相关规定。3.2.4 等电位连接对信息系统设备进行雷电防护是防止信息系统设备遭受雷击电磁脉冲和瞬态浪涌对设备损坏最有效的方法。现代防雷理论里最重要的是均压等电位连接，可以把具体实施雷电防护的措施及各种方法看成是均压等电位连接网络的形成。根据设备所处位置，不仅要对内部的金属部件及信息系统，而且对穿越各界面的金属部件及信息系统7 智能建筑综合雷电防护技术研究在各区界面处做等电位连接。等电位连接的目的是为了减小防雷空间内各种金属部件及各系统相互间的电位差；实现等电位连接的主体为:设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道、供电线路(含外露可导电部分)、防雷装置以及由电子设备构成的信息系统。应采用连接导线和线夹在连接排做等电位连接，需要时采用浪涌保护器 S(DP)做等电位连接。8 智能建筑综合雷电防护技术研究4 结论总之，建筑防雷系统直接关系到建筑及建筑内设备、人员安全。所以我们在设计、施工时必须加强管理、加强监督，防止因为防雷系统的不合理导致意外事故的发生，特别对容易造成火灾事故损失重大或人员伤亡的建筑物及高层建筑物， 防雷系统必须符合设计规范及各项施工要求。因为建筑防雷系统一旦出现火灾事故，往往损失重大。所以，建筑防雷系统也是我们消防监督中不可忽视的重点。9 智能建筑综合雷电防护技术研究参考文献：[1] 张小青.建筑物内电子设备的防雷保护.电子工业出版社，2002．[2] 刘继.电气装置的过电压保护.电力工业出版社，1999.[3] 陈渭民.雷电原理.北京:气象出版社，2003.[4] 郭仲礼.现代智能建筑系统设计、施工技术与工程图集．北京：中国建筑出版社，2005．[5] 苏文成. 接地技术.北京:机械工业出版社，2006．10 智能建筑综合雷电防护技术研究内容摘要雷电灾害多发于夏季，是强对流天气灾害的一种。雷电灾害，也是目前中国十大自然灾害之一。据统计，我国有 21 个省、区、市雷暴日在 50 天以上，最多的可达134 天。雷暴给人们生活带来了极大的安全隐患。尤其是近年来，中国社会经济、信息技术特别是计算机网络技术发展迅速，城市智能建筑物日益增多，雷电危害造成的损失也越来越大。智能建筑对防雷技术提出了更新更高的挑战，在防雷技术相对滞后于智能建筑技术发展的今天，在智能建筑的防雷设计施工中应结合智能化子系统设备的特点，遵循雷电自然规律，全面系统地考虑智能建筑物的防雷设计，真正做到“安全高效，经济实用”。 本文首先对雷电及其破坏性进行了介绍，进一步对智能建筑进行了分析和探讨，最后介绍了智能建筑内外部防雷措施。 关键词：智能建筑；雷电防护；措施目 录I 智能建筑综合雷电防护技术研究内容摘要............................................................................................................................I引 言................................................................................................................................11 雷电对建筑物的危害...................................................................................................21.1 雷电...................................................................................................................21.2 雷电特性...........................................................................................................21.3 雷电的破坏作用...............................................................................................32 智能建筑概述...............................................................................................................42.1 智能建筑的定义...............................................................................................42.2 智能建筑的发展方向.......................................................................................53 智能建筑内外部防雷措施...........................................................................................63.1 外部防雷措施...................................................................................................63.1.1 接闪装置................................................................................................63.1.2 引下线....................................................................................................63.1.3 接地体....................................................................................................63.2 内部防雷措施...................................................................................................73.2.1 干扰源....................................................................................................73.2.2 防雷区....................................................................................................73.2.3 屏蔽........................................................................................................73.2.4 等电位连接............................................................................................74 结论...............................................................................................................................9参考文献：.....................................................................................................................10II 智能建筑综合雷电防护技术研究引 言雷电是一种强烈的大气放电现象。雷电闪击能够对地面上的建筑物和设施产生严重的破坏作用，它是间接和直接造成许多灾害的根源之一。据美国的保守估计，主要由于雷电冲击导致计算机网络系统失效或损坏，平均每年约占全部故障的 70%。在德国各种灾害造成的损害中，感应雷击造成的损害高居榜首，占全部灾害损失的33.8%。我国这些年也雷害事故频繁、聚增，据一些省市统计，因雷害作用，电子设备的直接损失约占雷电灾害总损失的 80%，造成了巨大的直接经济损失和无法估量的间接经济损失与社会影响。近年来，随着社会经济和技术的飞速发展，智能建筑方兴未艾。智能建筑物普遍称为 3A 建筑或 A5 建筑，它集成了建筑设备自动化系统、办公自动化系统、通讯自动化系统，以及辅之于实施的结构化综合布线系统。它是高功能、高效率、高舒适性的现代化建筑。随着信息技术的迅速发展，智能建筑物的建设向自动化、信息化和节能化方向发展，微电子应用技术为代表的新技术己渗透到智能建筑的各个应用领域，并且不断增大。建筑物内微电子设备繁多而且复杂，这些微电子设备常属于耐过电压等级低，防干扰要求高的弱电设备，最怕受到雷击。遭受雷击时，一部分能量(约50%)通过建筑物外部防雷装置泄入大地，另一部分能量则通过雷电流感应或祸合在金属管线上进入建筑物内破坏设备，因此，智能建筑的防雷保护成为一个越来越重要的课题摆在我们面前。1 智能建筑综合雷电防护技术研究1 雷电对建筑物的危害1.1 雷电夏季时分，在大气中常常发生伴有巨大隆隆爆炸声的强烈闪光现象，这就是人们常说的雷电现象。通常所谓雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。当然，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响。然而，云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大，这是我们研究的主要对象。雷击主要有三种形式:其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”;其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“雷电感应”;其三是暂态高电位引起的反击。1.2 雷电特性1、雷电流的特性雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。尤其是不同种类放电差别更大。为此有必要作如下说明。由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。雷云对大地放电多为负闪击，其电流峰值以 20 一 50KA 居多。正闪击比负闪击猛烈，其电流幅值往往在 100KA 以上，我国黑龙江省近年曾发生过 300KA 正电荷闪击记录(通常 200KA 以上属少见)。2、闪电的电荷量闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。这个数量直接反映一次闪2 智能建筑综合雷电防护技术研究电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。从大量观测数据表明，一次闪电放电电荷 Q 可从零点几库仑到 1000 多库仑。然而在一次雷击中，在同一地区它们的数量分布符合概率的正态分布。第一次负闪击的放电量在 10 多库仑者居多。一朵雷云是否会向大地发生闪击，由几个基本因素决定，其一是云层带电荷多少，其二是把云层与大地之间形成的电容模拟为平板电容时，它对大地的电容是多少。当然这个模拟电容两极之间的电压就是由电容和带电量决定的。当这个模拟电容内的电位梯度 du/dl 达到闪击值时就会发生闪击。当闪击一旦发生，云地之间即发生急剧的电荷中和。雷电之所以破坏性很强，主要是因为它把雷云蕴藏的能量在短短的几十秒放出来，从瞬间功率来讲，它是巨大的。但据有关资料计算，每次闪击发出的能量只相当燃烧几千克石油所放出的能量而已。1.3 雷电的破坏作用雷电灾害，也是目前中国十大自然灾害之一。据统计，我国有 21 个省、区、市雷暴日在 50 天以上，最多的可达 134 天。雷暴给人们生活带来了极大的安全隐患四。尤其是近年来，中国社会经济、信息技术特别是计算机网络技术发展迅速，城市高层建筑日益增多，雷电危害造成的损失也越来越大。仅 1998 年和 1999 年两年的统计，中国因雷击造成的直接经济损失达百万元以上的有 38 起。每年因雷电灾害伤亡的人员约为 3000-5000 人，造成的财产损失在 70-100 亿元左右。我国的雷电灾害损失80%以上涉及电子、通讯和配电系统。如 2000 年 8 月 18 日 12 时 56 分，一次闪电造成上海证卷交易所卫星地面站机房遭雷击，致使股票交易行情传输中断 54 分钟。总之雷电可以通过各种途径危害地面的物体和人畜，雷电事故，既造成巨大的经济损失，也给社会带来难以估量的间接损失，对社会影响很大。3 智能建筑综合雷电防护技术研究2 智能建筑概述2.1 智能建筑的定义智能建筑的概念，在 20 世纪 70 年代末诞生于美国。第一幢智能大厦于 1984 年在美国哈特福德市建成，从此，智能建筑在美、日、欧及世界各地蓬勃发展。我国于90 年代才起步，但迅猛发展势头令世人瞩目。智能建筑是信息时代的必然产物，建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是C4 技术。将 C4 技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。建筑智能化的目的是:应用现代 C4 技术构成智能建筑结构与系统，结合现代化的服务与管理方式给人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境空间。智能建筑的概念指通过对建筑物的 4 个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助大厦的主人，财产的管理者和拥有者等意识到，他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。随着现代科技的飞跃发展，只要具有现代化管理功能的建筑物就需要具备通信网络系统、办公自动化系统、建筑设备自动化系统。因此，传统单一功能的建筑物或建筑群才能变成以建筑为平台，兼备三个子系统的智能大厦。1、智能建筑(简称工 B)是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构系统、服务、管理以及其间的最优化组合而提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其包括通信网络系统，办公自动化系统和建筑设备自动化系统。2、通信网络系统(简称 CNS)是建筑物内语言、数据，图像显示的基础，同时与外部通信网络(如:公共电话网、综合业务数字网、计算机互联网、数据通信网及卫星通信网等)相联，确保信息畅通。3、办公自动化系统(简称 OAS)是应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进技术，借助于各种办公设备，且与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。4、建筑设备自动化系统(简称 BAS)是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成综合管理系统。简而言之，一个建筑平台、三个子系统构成了整个智能建筑。4 智能建筑综合雷电防护技术研究2.2 智能建筑的发展方向现在，国际智能建筑正朝着两个方面发展。其一，智能建筑已不再限于智能化办公楼，正向酒店、公寓、商场、地下工程甚至住宅扩展。其二，智能建筑由单体向区域性规划发展，从而导致上世纪 90 年代中后期“智能广场”、“智能小区”概念的完善及工程的实现。随着时代的进步，智能建筑范围也在不断地发展与充实。由于建筑智能化技术在住宅建筑中大量应用，供人们居住的具有智能化、信息化、数字化功能的住宅小区不断涌现，智能化住宅(小区)动态地改变了“智能建筑”原有的涵义，成为智能建筑的另一重要组成部分。智能化住宅(小区)的建设与发展，不仅成为一个国家经济实力的体现，而且也是一个国家科学技术水平的综合标志之一，它也成为人类社会住宅建设发展的必然趋势。丹麦未来研究所的研究报告设计出了 4 种明日家庭主人的梦想愿望，都体现出智能化思想。家庭市场是智能化建筑市场的基础，它具有无穷的发展潜力。如:家庭多样化的娱乐信息决定了对多媒体技术的依赖;家庭远程通信更需要卫星办公室、联接许多卫星办公室的办公中心区等。中国政府也正在发展智能化建筑。在国家科委组织的《21 世纪的住宅科技产业工程》的课题中，己提出发展智能建筑的政策。5 智能建筑综合雷电防护技术研究3 智能建筑内外部防雷措施3.1 外部防雷措施3.1.1 接闪装置智能建筑物的接闪器可以由避雷针、避雷带、避雷网格或者任意组合构成。具体选择时应综合考虑建筑物的现场施工条件、与建筑物风格的整体协调性、经济实用性等方面。避雷针不适用于高度大于所选防雷装置的保护级别所对应的滚球半径的建筑物。对于接闪器的设计，只要由接闪器的各个不同的部分所提供的保护区域相互重叠，并保证智能建筑物完全处于安全保护范围以内，可单独或任意组合使用滚球法和网格法。3.1.2 引下线引下线应是接闪器导体的直接延续;有若干并联电流通路，通路的长度是最短的。当接闪器是由多个独立杆塔或者一根杆塔上的避雷针组成时，每一杆塔至少需设一根引下线。当杆塔是金属或互连的钢筋构成时，无需另设引下线;当接闪器是由分离的若千水平架空线或单根引下线组成，在架空线的每一端至少需设一根引下线;当接闪器是由网格导体组成时，每一支撑结构至少需设一根引下线。除自然引下线的情况外，每根引下线在与接地装置的连接处应设置断接卡；采用多根引下线时，宜在各引下线上于距地面 0.m3 至 1.m8 之间装设断接卡。3.1.3 接地体接地体应具有合适的结构形式，以避免危险的接触电压及跨步电压;为了将雷电流泄放入大地而不产生危险的过电压，接地装置的形状及尺寸比接地体的具体电阻值更为重要；通常建议接地体有较低的电阻值。从防雷观点看，建筑物采用单一的共用接地装置较好，它适用于不同用途的接地(防雷保护、低压电源系统、电信系统的接地等)。一般情况下应充分利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋作为防雷接地装置，当不能利用其钢筋混凝土基础作为接地装置时，应围绕建筑物四周敷设成环形的人工接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一水平面上。垂直接地体长度为 1.5-2.5 米。垂直接地体间距为其自身长度的 1.5-2 倍。当垂直接地体埋设有困难时，可设多根环形水平接地体，其彼此间隔可为 1-1.5 米，且应每隔 3 米相互焊接连通一次。6