论文部分内容阅读
【摘要】 随着近年来极端天气的频繁地造访我们现代化的家园,雷电侵入已经给我们的生活带来了不小的影响,如何才能使我们的家园及现代化楼宇建筑尽少可能地避免雷击干扰,建筑物如何做到防雷保护。
【关键字】雷电的产生；建筑物的防雷保护；浪涌保护器SPD；智能建筑信息系统雷电防护
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
雷电的产生
根据威尔逊学说及科学实验可知，我们生存的地球是一个很大的电容器：它带着大量的负电荷，大气层存在着带正电荷的电离层，电离层与地球表面之间就形成了一个巨大地充电好了的电容器，场强为上正下负。
当含有水气的空气遇到炎热的地球表面就会上升。这些含水空气随之不断上升而温度随之下降，就形成了水滴甚至冰雹。这些水滴在地球电场的影响下被极化，使得水滴上负下正，它们在重力作用下与云层发生摩擦和碰撞，在剧烈摩擦、碰撞和复杂的大气运动条件下，使得水滴极化作用更強，云层更加带有上正下负的电荷。随着上升气流的存在，使得雷云的发展更加迅速。
当气象条件成熟，雷云下部的负电荷首先向大地放电，而最后向大地放电的往往是正电荷，而正电荷放电的效果会更加凶猛。
建筑物危害等级与防雷分类
按照中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国住房和城乡建设部联合发布的GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的相关条款，建筑物按照重要性、性质、雷电事故的概率及后果，分为三类。第一类防雷建筑物主要是具有爆炸危险及会造成巨大破坏和人身伤亡者的建筑物;第二类防雷建筑物主要是国家及省部级重点的建筑物;第三类防雷建筑物是根据计算年雷击次数在一定范围内的建筑物及高度在 20 m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
浪涌保护器SPD
浪涌保护器SPD, 用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件。
根据标准从设计上将用于配电系统的浪涌保护器（SPD）分为三类：电压开关型电涌保护器SPD、限压型电涌保护器SPD、组合型电涌保护器SPD。而三种浪涌保护器SPD的形式实验分为：I级实验Iimp(10/350μs); II级实验In和Imax(8/20μs); III级实验Uoc(1.2/50μs);
4. 建筑物的防雷保护
建筑物的防雷保护，首先要根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057—2010的相关条款及公式计算出该建筑物的防雷等级，然后根据规范相应章节合理设置建筑物的接闪器的型式、规格及引下线的数量、间距。在高层建筑物中合理设计均压环和均压带，并根据要求将建筑物的主钢筋进行电气通路连接，保证接地的可靠性。
有了上述的避雷措施还是不够的，还要根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343—2012的相关条款确定建筑物按几级雷击电磁脉冲防护。电源系统进出户处设置第一级SPD保护装置（总配电箱处设置）；重要机房等场所配电箱设置第二级SPD保护（如弱电机房、层箱等），在终端配电箱设置第三级SPD保护。所有弱电进户管路如有线电视引入电缆、电信引入端、安防消防等总线联络线缆进户端均设相应的信号过电压保护装置，参数应满足相关规范要求。电源进户处及连接室外设备配电箱（柜）内装设SPD，应装设I级实验的SPD（屋顶室外设备SPD还应同时满足II级实验），SPD的电压保护水平值应小于或等于2.5kV。每一保护模式的冲击电流值，应等于或大于12.5kA。
除了建筑物内机房及设备的防雷，还要将整个建筑物的接地措施作好，使得建筑物内任一处存在非正常电流都能迅速有效地导通至大地，保证建筑物内人员及设备的安全。
5.智能建筑信息系统雷电防护
智能建筑信息系统主要由火灾自动报警及消防联动控制系统、通信系统、有线电视系统、广播系统、安全防范系统、综合布线系统、建筑设备监控系统（BAS）、灯光智能控制系统、停车库（场）管理系统、智能化系统集成等系统构成。面对如此众多而复杂的弱电系统，其防雷设计显得尤为重要，在做好各弱电机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据各弱电系统的特点合理科学地选择有效地接地方式，安装选择适合此弱电系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）就显得格外重要。
火灾自动报警及消防联动控制系统大都使用RS232数据控制总线，本系统主要考虑安全稳定性及工程造价因素，一般只需要在主机的数据采集端安装设置数据信号浪涌保护器。
安全防范系统一般由前端部分、传输部分、终端部分组成。所以要根据不同部位特点和特性来选择浪涌保护器。
对于设置在建筑物屋顶上的一些弱电系统接收信号装置，如果该装置没有在建筑物防直击雷接闪器的保护范围内，需要在该装置上安装额外的接闪器作为设备的保护；如果该装置在建筑物防直击雷接闪器的保护范围内，就不在需要安装额外的接闪器了，只需将外露传输线路穿金属管屏蔽，外端连接至建筑物接闪器或者引下线，相应建筑物内部的弱电机房的接地扁钢连接至建筑物柱内主钢筋就可以作到雷电保护作用，在设备做好接地保护的前提下，机房相应设备进线处安设置通讯信号电涌保护器即可以使得设备遭受雷击的风险降到很低的概率。
通信系统防雷保护包括广域网防雷保护、局域网防雷保护、无线通信系统防雷保护、光缆通信防雷保护和机房设备的防雷保护等。所以同样需要设计师根据不同部位设备的特性来合理科学地选择浪涌保护器。
在综合布线系统防雷保护中，布线一定要注意：设备电源线不能和网线在同一个桥架内敷设，网络、电话插孔要与电源插座再设计时就应该明确两者的安装距离；广域网线路同样也不能和局域网线路敷设在相同桥架内；通讯线路应尽可能的远离建筑物的外墙。
虽然建筑物的防雷与接地系统只占建筑物电气设计中很小的一个比例，但是建筑物的防雷还是不能忽略和小视地。建筑物的防雷保护要根据建筑物的性质合理地设计出接闪器的形式、建筑物的防直击雷和侧击雷的能力、重要机房及设备的防雷保护措施、建筑物及重要设备的良好接地。有了上述各环节的相互作用，才能使得在春夏、夏秋这样气温变化剧烈的季节，我们的建筑物不再遭受雷击，人们不再惧怕打雷、闪电的恐惧，使得人们的生产和生活不受雷雨天气的影响。
参考文献：
[1]. 关象石，赵连义. 建筑物内低压配电柜上SPD的选择和安装.《山东气象》,2003年第3期
[2]. 《建筑物防雷设计规范》 GB 50057—2010
[3]. 肖健荣.民用建筑供配电系统设计中SPD的选择. 《电工技术杂志》, 2004年第5期
[4]. 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343—2012
[5]. 雷电的形成.《青海气象》,2007年06月15日
【关键字】雷电的产生；建筑物的防雷保护；浪涌保护器SPD；智能建筑信息系统雷电防护
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
雷电的产生
根据威尔逊学说及科学实验可知，我们生存的地球是一个很大的电容器：它带着大量的负电荷，大气层存在着带正电荷的电离层，电离层与地球表面之间就形成了一个巨大地充电好了的电容器，场强为上正下负。
当含有水气的空气遇到炎热的地球表面就会上升。这些含水空气随之不断上升而温度随之下降，就形成了水滴甚至冰雹。这些水滴在地球电场的影响下被极化，使得水滴上负下正，它们在重力作用下与云层发生摩擦和碰撞，在剧烈摩擦、碰撞和复杂的大气运动条件下，使得水滴极化作用更強，云层更加带有上正下负的电荷。随着上升气流的存在，使得雷云的发展更加迅速。
当气象条件成熟，雷云下部的负电荷首先向大地放电，而最后向大地放电的往往是正电荷，而正电荷放电的效果会更加凶猛。
建筑物危害等级与防雷分类
按照中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国住房和城乡建设部联合发布的GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的相关条款，建筑物按照重要性、性质、雷电事故的概率及后果，分为三类。第一类防雷建筑物主要是具有爆炸危险及会造成巨大破坏和人身伤亡者的建筑物;第二类防雷建筑物主要是国家及省部级重点的建筑物;第三类防雷建筑物是根据计算年雷击次数在一定范围内的建筑物及高度在 20 m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
浪涌保护器SPD
浪涌保护器SPD, 用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件。
根据标准从设计上将用于配电系统的浪涌保护器（SPD）分为三类：电压开关型电涌保护器SPD、限压型电涌保护器SPD、组合型电涌保护器SPD。而三种浪涌保护器SPD的形式实验分为：I级实验Iimp(10/350μs); II级实验In和Imax(8/20μs); III级实验Uoc(1.2/50μs);
4. 建筑物的防雷保护
建筑物的防雷保护，首先要根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057—2010的相关条款及公式计算出该建筑物的防雷等级，然后根据规范相应章节合理设置建筑物的接闪器的型式、规格及引下线的数量、间距。在高层建筑物中合理设计均压环和均压带，并根据要求将建筑物的主钢筋进行电气通路连接，保证接地的可靠性。
有了上述的避雷措施还是不够的，还要根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343—2012的相关条款确定建筑物按几级雷击电磁脉冲防护。电源系统进出户处设置第一级SPD保护装置（总配电箱处设置）；重要机房等场所配电箱设置第二级SPD保护（如弱电机房、层箱等），在终端配电箱设置第三级SPD保护。所有弱电进户管路如有线电视引入电缆、电信引入端、安防消防等总线联络线缆进户端均设相应的信号过电压保护装置，参数应满足相关规范要求。电源进户处及连接室外设备配电箱（柜）内装设SPD，应装设I级实验的SPD（屋顶室外设备SPD还应同时满足II级实验），SPD的电压保护水平值应小于或等于2.5kV。每一保护模式的冲击电流值，应等于或大于12.5kA。
除了建筑物内机房及设备的防雷，还要将整个建筑物的接地措施作好，使得建筑物内任一处存在非正常电流都能迅速有效地导通至大地，保证建筑物内人员及设备的安全。
5.智能建筑信息系统雷电防护
智能建筑信息系统主要由火灾自动报警及消防联动控制系统、通信系统、有线电视系统、广播系统、安全防范系统、综合布线系统、建筑设备监控系统（BAS）、灯光智能控制系统、停车库（场）管理系统、智能化系统集成等系统构成。面对如此众多而复杂的弱电系统，其防雷设计显得尤为重要，在做好各弱电机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据各弱电系统的特点合理科学地选择有效地接地方式，安装选择适合此弱电系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）就显得格外重要。
火灾自动报警及消防联动控制系统大都使用RS232数据控制总线，本系统主要考虑安全稳定性及工程造价因素，一般只需要在主机的数据采集端安装设置数据信号浪涌保护器。
安全防范系统一般由前端部分、传输部分、终端部分组成。所以要根据不同部位特点和特性来选择浪涌保护器。
对于设置在建筑物屋顶上的一些弱电系统接收信号装置，如果该装置没有在建筑物防直击雷接闪器的保护范围内，需要在该装置上安装额外的接闪器作为设备的保护；如果该装置在建筑物防直击雷接闪器的保护范围内，就不在需要安装额外的接闪器了，只需将外露传输线路穿金属管屏蔽，外端连接至建筑物接闪器或者引下线，相应建筑物内部的弱电机房的接地扁钢连接至建筑物柱内主钢筋就可以作到雷电保护作用，在设备做好接地保护的前提下，机房相应设备进线处安设置通讯信号电涌保护器即可以使得设备遭受雷击的风险降到很低的概率。
通信系统防雷保护包括广域网防雷保护、局域网防雷保护、无线通信系统防雷保护、光缆通信防雷保护和机房设备的防雷保护等。所以同样需要设计师根据不同部位设备的特性来合理科学地选择浪涌保护器。
在综合布线系统防雷保护中，布线一定要注意：设备电源线不能和网线在同一个桥架内敷设，网络、电话插孔要与电源插座再设计时就应该明确两者的安装距离；广域网线路同样也不能和局域网线路敷设在相同桥架内；通讯线路应尽可能的远离建筑物的外墙。
虽然建筑物的防雷与接地系统只占建筑物电气设计中很小的一个比例，但是建筑物的防雷还是不能忽略和小视地。建筑物的防雷保护要根据建筑物的性质合理地设计出接闪器的形式、建筑物的防直击雷和侧击雷的能力、重要机房及设备的防雷保护措施、建筑物及重要设备的良好接地。有了上述各环节的相互作用，才能使得在春夏、夏秋这样气温变化剧烈的季节，我们的建筑物不再遭受雷击，人们不再惧怕打雷、闪电的恐惧，使得人们的生产和生活不受雷雨天气的影响。
参考文献：
[1]. 关象石，赵连义. 建筑物内低压配电柜上SPD的选择和安装.《山东气象》,2003年第3期
[2]. 《建筑物防雷设计规范》 GB 50057—2010
[3]. 肖健荣.民用建筑供配电系统设计中SPD的选择. 《电工技术杂志》, 2004年第5期
[4]. 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343—2012
[5]. 雷电的形成.《青海气象》,2007年06月15日