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摘要：建筑物弱电系统防雷设计是一项系统工程，必须综合考虑各项因素，将外部防雷及内部防雷作为一个整体进行设计。本文对智能建筑弱电系统防雷设计的必要性、智能建筑弱电系统防雷设计原则及智能建筑弱电系统的防雷设计措施进行了分析和探讨。
关键词：智能 建筑 弱电 系统 防雷
中图分类号：TS958文献标识码： A
正文：
随着我国市场经济的不断发展，智能化建筑作为建筑行业的新趋势得到了大规模建设。 智能建筑以其较高的科技含量、自动化程度以及现代化管理，为人类营造了高效、便捷以及安全的居住、生活空间。 这些智能建筑集计算机网络、通信、办公、楼宇自动化等大量的弱电系统，而由于这些系统中的电子设备普遍存在绝缘程度低，过电压、过电流耐受能力差的特点，使得智能建筑一旦受到雷击，就容易受到雷电的影响，影响建筑内部弱电系统的正常、安全运行。 因此，在智能建筑的设计以及实施过程中，必须要注重智能建筑的雷电防护设计，将智能建筑遭受的雷电损害率降到最低。
1 智能建筑弱电系统防雷设计的必要性
传统建筑防雷系统主要采用避雷针、屋顶接闪器、法拉弟笼、基础内接地网等措施进行防雷接地，以保证建筑物及其中人员不受雷击侵害。但是随着电子产品的应用越来越广泛，传统防雷系统无法防止雷电感应、电磁脉冲及电路浪涌等对电子系统的干扰。尽管电子产品在应用上体现出能耗少、灵敏度高的优势，但是其经不起闪电的危害，很小的电场或磁场脉冲就有可能干扰其正常工作，几十伏电压就有可能将整个器件摧毁。雷电对弱电系统的侵害主要表现在以下几个方面：建筑物外延伸的供电线路、数据通信线等被雷电直接击中，雷电感应电流迅速侵入建筑内部，对设备造成损害；城市大型电力电网切换或启停等会产生浪涌，损坏设备；建筑物内电气设备频繁启停产生浪涌；连接供电、通信及数据线路的建筑物或地面被雷电击中，产生电磁脉冲及浪涌电流；数据线路中通过静电，损害设备的电流表元件等。
2 智能建筑弱電系统防雷设计原则
智能建筑弱电系统的防雷设计必须遵循以下几点原则：首先，可靠性原则。从某种程度上讲，防雷系统设计是否可靠会对防雷系统工作正常与否及防雷效果的好坏产生直接影响。智能建筑弱电系统防雷设计并非追求所有设备的高端化，高端的防雷设备并不一定能取得更好的防雷效果，而是要注意防雷系统设计是否与建筑的实际需要相适应，因此设计过程中要充分了解建筑物的特点，按照标准的方法安装设备，保证其与相关规范、国家标准要求相符。其次，实用性原则。防雷系统并非成本越高其效果就越好，而是要用科学的设计方案投入合理的工程成本，才能保证整个网络系统的性能。因此智能建筑弱电系统防雷设计必须遵循实用性原则。最后，开放性及可维护性原则。防雷系统的设计结构必须是开放的、可扩充的，所选设备必须与国际标准、工业标准相符，以满足后续系统不断扩充的需要。
3 智能建筑弱电系统的防雷设计措施
3.1 接地
接地系统按照其具体功能不同，分为防雷地、保护地、直流地、屏蔽地及工作地等，其中防雷接地问题比较复杂，必须科学处理才能不会留下安全隐患。对于智能建筑而言，受周围建筑的影响，防雷地通常与保护地利用大楼基础钢筋网作为共同接地体，电源采用 TN-S系统，底层变电所设置总等电位铜排引出各接地。其中防雷接地系统利用建筑基础钢筋网作为自然接地体，柱内钢筋为防雷接地引下线，直接连接屋顶接闪器，楼层钢筋即形成防雷等电位面。如建筑高超过 30m，则间隔 3 层即利用圈梁钢筋形成防雷均压环，以构成法拉弟笼结构，提高防雷接地体系的严密性。工作地与变压器中心点一起接地，且连接总等电位铜排。从总等电位铜排上引出 PE 干线并敷设于强电竖井中，再引至各个楼层，每个楼层设置相应的辅助等电位铜排，其主要作用是连接设备外壳及附近的非带电导体，从而形成交流设备保护地。电子设备保护接地是总等电位铜排上引入另外 PE 干线，敷设于弱电竖井，再引至对应楼层，电子设备附近同样设置辅助等电位铜排，用以连接电子设备外壳及非带电导体。电子设备直流地是从总等电位铜排用绝缘线引入，与对应设备的直流接地极相连接。针对单台设备或距离较远的设备，可采用五芯电缆作为 PE 接地线，而屏蔽层、抗静电接地等均可与 PE 线就近连接。
3.2 等电位连接与屏蔽
等电位连接的主要目的是降低各弱电设备之间、建筑物金属构件之间受雷击后所产生的电位差，因此如室内有弱电设备，必须设置等电位连接带，其必须与机柜、电气、电子设备的外壳、机架、计算机直流地、防静电地、屏蔽线、保护地、防雷器接地端等，采用网型或星型结构以最短距离连接。基于防雷安全的角度而言，等电位连接带必须与防雷地进行等电位连接，这也是雷电防护的基本原则。但实际上弱电系统通常是单独接地，与防雷地互相隔离，其主要目的是保证地电位的稳定性。不过对于高层建筑而言，这种连接方法可能会导致反击，与高层建筑的防雷特点不相符，故相关技术规范要求：等电位连接带与防雷接地系统必须间隔 5m 进行等电位连接。而防雷系统中采取屏蔽措施，主要是对雷击建筑物时引起的电磁脉冲辐射、各类线缆上的电磁感应等起到阻挡、衰减的作用，针对弱电系统、建筑物、设备、线缆等采取可靠的屏蔽措施，防雷作用也十分突出。设计过程中，各类缆线要采取屏蔽电缆，或者线缆上穿金属管，保证屏蔽层两头可靠接地，针对一些特别重要的场所，比如弱电机房，则要按照屏蔽机房的要求进行设计施工。
3.3 过电压保护
尽管合理的屏蔽、接地措施可有效降低弱电系统的过电压幅值，但设备仍然有可能超出其耐受水平，故要设置过电压限压装置，对侵入的浪涌加以控制，使其达到允许范围。针对电源系统的过电压保护设计措施如下：通常电源系统会根据防雷区的划分实行对应的多级保护方案，针对一些特别重要的设施，至少配置三级以上保护，保证各级防雷设计的合理配合。传统 TN-S 电源系统防雷器多级配置相当于一个从下到向的逐级配置方案，对于配电房通常置于底部的高层建筑而言，可能会存在较大的安全隐患。一般情况下，建筑雷击侵入主要来自楼顶直击雷或者高层侧击雷，此时雷电波的传播方向是由上而下，会对楼顶产生严重的过电压威胁，而楼层越低则影响越弱，所以楼顶应该作为过电压保护的第一级，遵循自上而下逐级配置的原则。其实，对于高层智能建筑而言，由于其上部存在侧击雷的可能，相应的雷击会侵害到弱电系统的下、下、左、右等各个方面，而接地系统与附近的防雷地进行等电位连接，受到雷击后可能会拉近雷击点与下级防雷器的距离，由于下级防雷器的保护水平相对较低，可能会比上级防雷器先动作，而下级防雷器的通流容量又低于上级防雷器，所以可能导致防雷器的损坏，相应的设备保护也可能会失效。因此，高层智能建筑电源系统多级保护必须注意配合的合理性。分析上述各个因素后可知，高层智能建筑要遵循自上而下的原则逐级配置电源防雷器，建筑上部电源配电箱间隔若干层按第一级防雷要求配置大容量、低残压的防雷器；而中低层电源配电箱、弱电系统机房配电盘等，则配置中容量、低残压的二级防雷器；针对机房内一些重要的设备，其电源输入端需配置相应的三级防雷器。此外，在配置弱电信号系统防雷器时需要注意，由于弱电系统信号线路传输电平低但速率高，所以要在分析设备过电压敏感性及实际重要性的基础上，在信号入口处配置信号保护器。
4 结语
总之，随着智能建筑建设比重的逐渐扩大，其在社会中的地位也日益显现。 但是由于智能建筑弱电系统中电子设备绝缘程度地、对电磁干扰敏感等的特点，使得其容易受到雷击的影响，对设备以及人员安全造成威胁。 因此，在智能建筑的设计以及建设中必须要注重弱电系统的雷电防护设计， 排除安全隐患，保障建筑质量的提升。
参考文献
[1] 苏燕广 . 探讨现代智能建筑中防雷装置的施工要求 [J]. 广东科技 ,2011,20(22).
[2] 刘军 . 高层智能建筑防雷工程设计中存在的主要问题与对策 [J]. 中国科技信息 ,2012(21).
[3] 王功胜 . 智能建筑防雷系统的设计 [J].中国公共安全 ( 综合版 ),2011(7).
[4] 张朋 . 建筑物弱电系统防雷保护应用措施[J]. 科技风 ,2013(12).
关键词：智能 建筑 弱电 系统 防雷
中图分类号：TS958文献标识码： A
正文：
随着我国市场经济的不断发展，智能化建筑作为建筑行业的新趋势得到了大规模建设。 智能建筑以其较高的科技含量、自动化程度以及现代化管理，为人类营造了高效、便捷以及安全的居住、生活空间。 这些智能建筑集计算机网络、通信、办公、楼宇自动化等大量的弱电系统，而由于这些系统中的电子设备普遍存在绝缘程度低，过电压、过电流耐受能力差的特点，使得智能建筑一旦受到雷击，就容易受到雷电的影响，影响建筑内部弱电系统的正常、安全运行。 因此，在智能建筑的设计以及实施过程中，必须要注重智能建筑的雷电防护设计，将智能建筑遭受的雷电损害率降到最低。
1 智能建筑弱电系统防雷设计的必要性
传统建筑防雷系统主要采用避雷针、屋顶接闪器、法拉弟笼、基础内接地网等措施进行防雷接地，以保证建筑物及其中人员不受雷击侵害。但是随着电子产品的应用越来越广泛，传统防雷系统无法防止雷电感应、电磁脉冲及电路浪涌等对电子系统的干扰。尽管电子产品在应用上体现出能耗少、灵敏度高的优势，但是其经不起闪电的危害，很小的电场或磁场脉冲就有可能干扰其正常工作，几十伏电压就有可能将整个器件摧毁。雷电对弱电系统的侵害主要表现在以下几个方面：建筑物外延伸的供电线路、数据通信线等被雷电直接击中，雷电感应电流迅速侵入建筑内部，对设备造成损害；城市大型电力电网切换或启停等会产生浪涌，损坏设备；建筑物内电气设备频繁启停产生浪涌；连接供电、通信及数据线路的建筑物或地面被雷电击中，产生电磁脉冲及浪涌电流；数据线路中通过静电，损害设备的电流表元件等。
2 智能建筑弱電系统防雷设计原则
智能建筑弱电系统的防雷设计必须遵循以下几点原则：首先，可靠性原则。从某种程度上讲，防雷系统设计是否可靠会对防雷系统工作正常与否及防雷效果的好坏产生直接影响。智能建筑弱电系统防雷设计并非追求所有设备的高端化，高端的防雷设备并不一定能取得更好的防雷效果，而是要注意防雷系统设计是否与建筑的实际需要相适应，因此设计过程中要充分了解建筑物的特点，按照标准的方法安装设备，保证其与相关规范、国家标准要求相符。其次，实用性原则。防雷系统并非成本越高其效果就越好，而是要用科学的设计方案投入合理的工程成本，才能保证整个网络系统的性能。因此智能建筑弱电系统防雷设计必须遵循实用性原则。最后，开放性及可维护性原则。防雷系统的设计结构必须是开放的、可扩充的，所选设备必须与国际标准、工业标准相符，以满足后续系统不断扩充的需要。
3 智能建筑弱电系统的防雷设计措施
3.1 接地
接地系统按照其具体功能不同，分为防雷地、保护地、直流地、屏蔽地及工作地等，其中防雷接地问题比较复杂，必须科学处理才能不会留下安全隐患。对于智能建筑而言，受周围建筑的影响，防雷地通常与保护地利用大楼基础钢筋网作为共同接地体，电源采用 TN-S系统，底层变电所设置总等电位铜排引出各接地。其中防雷接地系统利用建筑基础钢筋网作为自然接地体，柱内钢筋为防雷接地引下线，直接连接屋顶接闪器，楼层钢筋即形成防雷等电位面。如建筑高超过 30m，则间隔 3 层即利用圈梁钢筋形成防雷均压环，以构成法拉弟笼结构，提高防雷接地体系的严密性。工作地与变压器中心点一起接地，且连接总等电位铜排。从总等电位铜排上引出 PE 干线并敷设于强电竖井中，再引至各个楼层，每个楼层设置相应的辅助等电位铜排，其主要作用是连接设备外壳及附近的非带电导体，从而形成交流设备保护地。电子设备保护接地是总等电位铜排上引入另外 PE 干线，敷设于弱电竖井，再引至对应楼层，电子设备附近同样设置辅助等电位铜排，用以连接电子设备外壳及非带电导体。电子设备直流地是从总等电位铜排用绝缘线引入，与对应设备的直流接地极相连接。针对单台设备或距离较远的设备，可采用五芯电缆作为 PE 接地线，而屏蔽层、抗静电接地等均可与 PE 线就近连接。
3.2 等电位连接与屏蔽
等电位连接的主要目的是降低各弱电设备之间、建筑物金属构件之间受雷击后所产生的电位差，因此如室内有弱电设备，必须设置等电位连接带，其必须与机柜、电气、电子设备的外壳、机架、计算机直流地、防静电地、屏蔽线、保护地、防雷器接地端等，采用网型或星型结构以最短距离连接。基于防雷安全的角度而言，等电位连接带必须与防雷地进行等电位连接，这也是雷电防护的基本原则。但实际上弱电系统通常是单独接地，与防雷地互相隔离，其主要目的是保证地电位的稳定性。不过对于高层建筑而言，这种连接方法可能会导致反击，与高层建筑的防雷特点不相符，故相关技术规范要求：等电位连接带与防雷接地系统必须间隔 5m 进行等电位连接。而防雷系统中采取屏蔽措施，主要是对雷击建筑物时引起的电磁脉冲辐射、各类线缆上的电磁感应等起到阻挡、衰减的作用，针对弱电系统、建筑物、设备、线缆等采取可靠的屏蔽措施，防雷作用也十分突出。设计过程中，各类缆线要采取屏蔽电缆，或者线缆上穿金属管，保证屏蔽层两头可靠接地，针对一些特别重要的场所，比如弱电机房，则要按照屏蔽机房的要求进行设计施工。
3.3 过电压保护
尽管合理的屏蔽、接地措施可有效降低弱电系统的过电压幅值，但设备仍然有可能超出其耐受水平，故要设置过电压限压装置，对侵入的浪涌加以控制，使其达到允许范围。针对电源系统的过电压保护设计措施如下：通常电源系统会根据防雷区的划分实行对应的多级保护方案，针对一些特别重要的设施，至少配置三级以上保护，保证各级防雷设计的合理配合。传统 TN-S 电源系统防雷器多级配置相当于一个从下到向的逐级配置方案，对于配电房通常置于底部的高层建筑而言，可能会存在较大的安全隐患。一般情况下，建筑雷击侵入主要来自楼顶直击雷或者高层侧击雷，此时雷电波的传播方向是由上而下，会对楼顶产生严重的过电压威胁，而楼层越低则影响越弱，所以楼顶应该作为过电压保护的第一级，遵循自上而下逐级配置的原则。其实，对于高层智能建筑而言，由于其上部存在侧击雷的可能，相应的雷击会侵害到弱电系统的下、下、左、右等各个方面，而接地系统与附近的防雷地进行等电位连接，受到雷击后可能会拉近雷击点与下级防雷器的距离，由于下级防雷器的保护水平相对较低，可能会比上级防雷器先动作，而下级防雷器的通流容量又低于上级防雷器，所以可能导致防雷器的损坏，相应的设备保护也可能会失效。因此，高层智能建筑电源系统多级保护必须注意配合的合理性。分析上述各个因素后可知，高层智能建筑要遵循自上而下的原则逐级配置电源防雷器，建筑上部电源配电箱间隔若干层按第一级防雷要求配置大容量、低残压的防雷器；而中低层电源配电箱、弱电系统机房配电盘等，则配置中容量、低残压的二级防雷器；针对机房内一些重要的设备，其电源输入端需配置相应的三级防雷器。此外，在配置弱电信号系统防雷器时需要注意，由于弱电系统信号线路传输电平低但速率高，所以要在分析设备过电压敏感性及实际重要性的基础上，在信号入口处配置信号保护器。
4 结语
总之，随着智能建筑建设比重的逐渐扩大，其在社会中的地位也日益显现。 但是由于智能建筑弱电系统中电子设备绝缘程度地、对电磁干扰敏感等的特点，使得其容易受到雷击的影响，对设备以及人员安全造成威胁。 因此，在智能建筑的设计以及建设中必须要注重弱电系统的雷电防护设计， 排除安全隐患，保障建筑质量的提升。
参考文献
[1] 苏燕广 . 探讨现代智能建筑中防雷装置的施工要求 [J]. 广东科技 ,2011,20(22).
[2] 刘军 . 高层智能建筑防雷工程设计中存在的主要问题与对策 [J]. 中国科技信息 ,2012(21).
[3] 王功胜 . 智能建筑防雷系统的设计 [J].中国公共安全 ( 综合版 ),2011(7).
[4] 张朋 . 建筑物弱电系统防雷保护应用措施[J]. 科技风 ,2013(12).