智能建筑弱电系统的雷电防护设计分析

智能建筑弱电系统的雷电防护设计分析

诸江

（甘肃省建筑科学研究院有限公司）

来源：《智能安防》2021.8

摘要 ：

现代社会的飞速发展使智能建筑弱电系统的设计更成熟完善，对其进行深度应用可提升建筑智能化水平，推进我国智能建筑产业的建设。为促进城市经济的可持续发展，相关单位应提升在雷电防护设计方面的研究投入力度，解决雷电波入侵的问题。文章从多角度分析智能建筑弱电系统的雷电防护设计方案，为相关单位提供参考。

现代市场经济的迅猛发展，使相关人员对智能化建筑给予充分的重视，其作为建筑行业的崭新发展趋势，整体规模在飞速扩张。智能建筑由通信、信息技术、办公等在内的弱电系统构成，具备较高的科技含量、自动化性能，为人们提供了更便捷、高效生活。此类系统中的电子设备的防护能力较弱、绝缘性较差，易受到雷电的威胁，影响建筑物内部的弱电系统的安全运作。

1 智能建筑弱电系统雷电防护设计的必要性

现阶段，我国智能建筑的覆盖范围日渐扩大，是城市内部建筑的重要组成部分，此类智能建筑存在诸多其他特征，工作人员应提升对雷电防护工作的重视力度。雷电击中建筑、相关设施设备后，快速释放建筑物负荷的电能、热能等能量，破坏建筑、相关设施的性能。建筑物被雷电击中的短时间内承受力不足，弱电系统及相关设施会出现严重的功能故障，无法保障智能建筑使用的可靠性、安全性、稳定性。

建筑物的数量逐渐增多，在地面空间日渐减少的情况下，有效利用垂直空间成为社会各界的共识，高层建筑在此种情况下逐渐增多。高层建筑相对的信息设备数量较多，部分智能建筑因高度常会受到雷电的影响，尤其建筑本身高度达到100 m以上时，其受到雷电的危害的概率将会显著增加，威胁相关人员的生命健康安全。现代普通建筑与智能建筑结构存在较大差异，尤其在内部组成上，前者比后者更复杂，智能建筑工作人员更密集，设备数量较多。将信息技术作为核心内容的有关元器件的密集度高，其作为弱电系统的组成部分，抵御电磁脉冲干扰的能力较弱，不具备相应的耐高压性。如果此类电子设备受到实质性损伤，会引发较大的经济损失，威胁人们的经济财产安全、人身安全。

2 雷电波入侵智能建筑的形式与原因

雷电波进入智能建筑的形式主要包含直击雷、感应雷，目前，智能弱电系统受到的危害是多种多样的。

（1）由空间电磁脉冲引发的干扰问题，智能建筑物本身在遭受雷击后，雷电将直接转变为空间电磁脉冲，在实际空间中如果出现空间电磁脉冲，会影响周边智能建筑物中以电能为供应的机械设备。工作人员可采用干扰和屏蔽方法，从根本上解除脉冲带来的负面危害。

（2）缆线传导过电压，智能建筑物在受到雷击影响后，会受到雷电流的威胁，雷电直接通过电缆流传，最终直接入侵建筑物，损害建筑物系统。

（3）如果雷电流在智能建筑物中泄放，会引发严重的感应生成的问题，影响智能建筑的运行。

（4）智能建筑物的高度常处于较高水准，使得设计过程中需要应用到长度更大的引线，用于实现接地操作，会阻碍雷电流的正常解除，地电位的实际高度会迅速升高，出现反击的现象。

3 智能建筑弱电系统雷电防护设计方案

智能建筑与普通建筑相比，内部集成化、智能化程度较高，特征明显，应对其内部的弱电系统进行雷电防护处理，以保证建筑物的各项功能可正常运作。通过设计防护手段的支撑，可保障弱电系统的正常运作，提升信息传输效率，保障人员和设备的安全。开展弱电系统接地工作时，未采取科学合理地接地手段，会干扰弱电系统的安全稳定运作，导致智能建筑内部的各种系统运作出现问题。现阶段，弱点系统的核心接地模式主要有两种可起到良好的效果。我国常用的接地方法为共同接地，将其应用在智能建筑的弱电系统时，必须具有相应的接地体。若地面的实际阻值可满足有关规定和标准，可以促进智能建筑内部的弱点系统的运行，同时内部基础钢筋相互连接，可转化为电气通路，最终形成闭环系统，无须设计人工接地体。智能建筑物的弱电系统的防雷工程涉及的内容和项目较多，是系统化的工程项目，要求工作人员从多元化角度分析，进行更深层次的考量后，方可将各种防雷措施进行深层次结合应用，以推动此后工作的科学稳定建设。

3.1 接地系统的设计

在设计接地系统的过程中，应从多元化角度着手，明确接地系统的种类，接地系统种类的差异性较为显著，防雷接地问题复杂，如果处理时存在问题，会引发严重的安全问题。智能建筑物处于联动存在状态下，联动内容包含智能建筑附近的各种建筑物、实际自然环境，须进行保护接地、防雷接地处理，可通过大楼基础钢筋网完成共同接地体的建设工作，同时采取相同的接地方法。选择电源系统时，通常会利用TN-S系统完成等电位连接的合理设计工作，为后期各项活动的开展奠定坚实的基础，保障智能建筑弱电系统的安全。

3.2 等电位连接设计

等电位连接技术指含有弱电设计理念的设备，在室内环境中需要技术人员设置相应连接带，借助等电位连接点的铺设，减少各弱电设备间存在的电位差。建筑物金属构件会因雷击而产生电位差，此时应借助连接点减少电位差。电气及相关电子设备的保护地、外壳、防静电等，其端部均借助最短距离完成与等电位有关连接带连接工作。在具体连接的过程中，需要综合采取星形结构连接模式、网状结构连接模式，以保护弱电系统的运作。

3.3 防雷接地设计

应重点避免出现雷击问题，防雷引下线装置的铺设及各种等电位连接带，在使用时需要考虑等电位连接的情况，可促进开展雷电保护工作，以提升系统工作的稳定性以及有效性。弱电系统在使用时应采用单独接地的方式，并对防雷地实施隔离处理，可保证地电位的稳定性。技术人员在执行工作任务时仍采用传统的工作方式，可能会出现触发反击的现象。

3.4 屏蔽接地设计

技术人员可采用屏蔽接地抵挡雷击对建筑物的威胁，主要包含针对智能建筑物、各种缆线、电子设备的有效管理控制。各类别缆线均应使用具有屏蔽电缆性能的金属管，对于屏蔽层设备的两端，技术人员均应利用接地操作。在智能建筑中占据重要地位的为弱电机房，对其开展防雷工作时，须充分遵从相应规定标准，有效推进各项工作的建设发展。

3.5 过电压保护设计

应用智能化防雷技术时，技术人员可应用科学的屏蔽技术执行相关工作，可对弱电系统实施合理化的入侵，降低工作环境中的电压值。除此之外，工作人员应做好相应的限压装置工作，有效控制电压值，使电压数值维持在合理的范围内。

3.6 其他雷电防护设计方案

为了减少雷电问题对智能化建筑工作状态的影响，需要技术人员在弱电机房实施设置工作时，可综合利用光缆和光电隔离的方式解除对线缆的干扰，保障智能建筑弱电系统的正常运作。

3.7 电源防护

通常情况下，雷电流的存在会给弱电设备造成较大危害，此种危害通过电气管道入侵，可在外部高压装置上方设高压避雷装置，电压在600 V以下时才能够进行传输。在实际的线与线传输过程中，难以控制电流的大小，低压线路应采用相关过压保护方案。根据相关规定，目前主要通过分流技术对雷电过压能量进行分流处理，以完成对电源的保护，保障智能建筑弱电系统的安全。

3.8 弱电设备内部防护

结合电磁本身的兼容性，在弱电设备中，防雷工作从外到内可划分为多个级别，随着防雷工作不断发展，安全水准也有所提升。最外层的安全情况较差，出现雷电出现时会产生直接接触，造成的负面影响较为显著，可利用建筑防雷系统进行保护，以提升其保护质量、保护效率。

针对弱电设备，需要防雷系统、钢筋混凝土、屏蔽层等方面共同防护，降低电压，保障电压在弱电设备本身可承受的范围内。出现雷击问题后，部分雷电流经过避雷装置的引导进入地面，同时存在部分电流直接涌入电气管道内部。

现阶段，电子通信设备的应用较为广泛，出现雷击问题时，将影响设备的正常运作。工作人员可采用相应的防护方案，考量弱电保护的稳定性、可靠性，从传统的简单防护系统转化为三维防护，以避免电磁波、电压等对弱电设备造成损害。应结合不同弱电设备的实际情况，采用分类保护、分层保护的策略，全面保障电源线、通信线路，全面防护弱电设备。

4 智能建筑中弱电系统的雷电防护设计注意事项

弱电系统与其相连的电源系统是系统设计的关键要素，设计人员须优化弱电系统、相关电源系统，采取科学合理的技术措施，提升其抵御雷电的能力，避免雷电带来的负面影响。智能建筑顶部系统的实际安装操作过程中，设计人员可采用三相避雷装置，技术人员可采取多渠道分流作为补充措施，提升智能建筑弱电系统的安全性。需要重视防雷工作，开展知识培训，提升相关人员专业素养，保证智能建筑弱电系统安全运行。实践中工作人员需要采取多种技术措施，增强智能建筑内部防雷保护效果，保证智能建筑弱电系统及相关设备的可靠运行。在实际操作过程中，工作人员应灵活应用现代化科学技术，充分发挥智能化技术优势，在利用智能建筑结构特征属性的基础上，落实网状框架结构，多维度屏蔽抵抗，实现弱电系统、相关设施设备的等电位。为了落实智能机建筑的前置基础条件，技术人员应重视整体安全管理效果，完善风险防控措施系统，采取多种技术措施，从多方面加强智能建筑弱电系统的防雷保护工作，落实管控措施，确保智能建筑的防雷效果。

智能建筑在建造的过程中应充分考虑雷电防护技术设计的核心内涵，结合当地周边环境的实际情况，充分发挥防雷系统的作用，及时感应电压的实际变化，保证弱电系统相关设备的安全及住户的生命安全。为了落实防雷工作，相关工作人员在执行任务前应分析总结建筑整体情况，并制定可行的防雷工程计划。在实施防雷工程时，应对以往工作环节中出现的各种问题进行分析、总结，工作人员在制定新型防雷系统时，能够针对以往工作环节中出现薄弱问题加以重视，保证防雷系统在实施后可中分发挥其应有的作用，避免造成较大的经济损失。工作人员在设计弱电系统时，可应用先进的信息化技术加以辅助，更好地进行防雷设计工作。保证设计系统具有更好的实用性，且需要从建筑物的实际情况出发制定工作计划。

5 结语

综上所述，随着智能化建筑应用范围的逐步扩大，工作人员应及时进行工作模式的革新，积极应用先进的防雷技术，促进智能建筑行业的顺利发展，推动我国建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1] 张玥，胡璨 . 智能建筑弱电系统的雷电防护设计[J]. 广东科技，2014，23 （2）：40-41.

自然界中的雷电不可能消失

人类对技术进步的向往和冲动也不可能终止

技术进步带来的潜在威胁

只能靠技术的继续进步来解决