智能建筑中弱电系统的防雷设计与应用

摘要：采取必要的接地设计、有效的等电位联结合、合理的屏蔽措施等，均可提高智能建筑弱电系统的防雷性能。本文首先对智能建筑中的弱电系统做了概述，然后说明了智能建筑弱电系统防雷设计原则，最后详细阐述了智能建筑中弱电系统的防雷设计要点及应用。

关键词：智能建筑；弱电系统；防雷设计；等电位；接地

中图分类号：TU856 文献标识码： A

一、智能建筑中的弱电系统概述

建筑中的电气工程通常分为弱电和强电工程两种，其中，弱电主要指信息传输中使用的电信号，而强电主要指为建筑物照明设备、动力设备及其它用电设备正常运行提供的电能。弱电和强电之间是相互联系、相互区别的关系，弱电主要实现了建筑物内的和建筑物与外部的信息传递和交换功能，而强电则实现了各个用电设备的正常运转。

所谓智能建筑，是以办公自动化、楼宇自动化和通信自动化三大系统为基础建立起来的，这三大系统都和弱电息息相关。智能建筑中的弱电系统和强电系统通过计算机连结起来，实现了系统的集成。智能建筑通过中央计算机的控制，对各个子系统的运行进行指挥，进而实现系统的各个功能。所以说，智能建筑是综合布线、系统集成、现代图像显示、自动化控制、计算机技术和现代通信等各种现代信息技术的集成。而应用弱电技术的智能建筑就被称为智能弱电技术。

二、智能建筑弱电系统防雷设计原则

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。

三、智能建筑中弱电系统的防雷设计要点

（一）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，直接连接屋项接闪器，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。

（二）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。

（三）过电压保护

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。

四、防雷系统的主要应用

（一）对电源系统的防护措施的应用

首先，防护一级的感应雷时，将三相的电源避雷器安装在楼宇的总配电柜当中，100KA是所控制的雷电同流度。根据它的大流量，首先进行先导的分流，进行泻放保护经过线路传输的高强度感应雷和直击雷。将此作为学校机房和电源设备的一级防护线路。 其次，防护二级的感应雷，由高配再到达低配以后，之后再到各个机房当中去。二级防护的管理主要是在这一过程当中来进行工作。将ZGB153B型号的三项电源的避雷设备安装上去，40KA是所应该主要控制的同流容量，以此来对机房进行二级的防护，进行细泻流的形式对入侵的机房中的雷电进行保护。

（二）信号防雷方式的应用

其次，对卫星系统防护应用，将ZGB003N1型号的避雷器安装在学校有线电台和卫星天线的各自接线端上，进行保护线路和通信的功能，防止雷电的入侵会损坏有线电视机房当中的设备。

再次，有线广播系统的防雷措施的应用，将ZGB232A-230型号的避雷器安装在广播的出线端上，可以很好的防止感应雷所产生的波动会对设备带来的损害。

（三）接地方式的防雷技术应用

其次，机房当中的接地，一定要有单独设置的接地线存在于电视、广播及闭路监视的设备之中，测量的具体电阻率应该小于等于0. 5Ω。在进行有关建筑施工的时候，应该将穿线缆的管埋到每个弱电的机房当中去，并且还要经过弱电之间，设置两根在每个机房当中。

再次，机房当中的均压环，将均压环分别的安装在通信机房、计算机机房墙体的周围，在楼层的弱电管道井当中，将均压环连接到里面的弱电管道之中，连接的时候不能够小于两处，机房当中的静电地、防雷地、绝缘地等与均压环直接的连接到一起。