智能建筑防雷保护设计浅析
常君德 初雨 陈琦 王子陶
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常君德 初雨 陈琦 王子陶,. 智能建筑防雷保护设计浅析[J]. 中国设计,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157262.
摘要: 智能建筑的出现,有效地解决了传统的房屋设计和防雷问题,同时,智能建筑的普及,也为我国的城市现代化建设有着重要意义。但是,在实际的应用过程中,由于缺乏科学的理论指导,以及设计人员的专业知识不足,导致在进行智能建筑的防雷设计时,无法满足住户的需求,甚至存在着安全隐患。
关键词: 智能建筑;防雷保护;防雷设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157262
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引言:雷电是一种自然现象,其产生的原因是地球与大气之间的相互作用力比较弱,当遇到强大的磁场或者受到电磁干扰的时候,就会引起感应电流的增大,进而造成导体中的电荷被释放,从而引发过电压的情况。本文主要针对当前的防雷接地系统进行分析,并结合相关的案例,对如何提高防雷接地系统的可靠性提出建议,希望能够为未来的防雷接地技术的发展提供一定的参考。

一、智能建筑遭受雷击的主要途径

在智能建筑中,雷电是一种常见且普遍存在的自然现象,但是由于其具有高强度、大电流等特点,所以在对其进行防雷设计时,需要对其具体的工作原理以及相关的技术要点等做详细地分析,并结合实际的情况来选择最为合理的避雷措施。首先,从接闪器的类型来看,可以将避雷针分为两种,即内置式和外置式。内置式避雷器是指利用了内部的金属氧化物或者合金材料作为引下线,从而实现了接闪功能。外置式避震器则是指通过安装在建筑物的外墙或屋檐上的钢筋混凝土结构构成的装置,进而达到保护的目的。而对于室外的变电站而言,通常会采用外置的方式,也就是将室内的变电所的电能直接引入到大地,然后再由引到地下,这样就能够有效地避免因线路老化而造成的二次事故。

1.1直击雷

在直击雷的时候,建筑物会受到雷电的反击,这种情况一般是由于建筑物的金属体遭受直接雷击,或者是设备遭到间接的损坏。在一些高层建筑中,因为其高度比较高,所以会设置一定的避雷网,但是也有部分的避闪器和接地装置被安装到了屋顶,这就导致了直击雷的发生。(1)高压线地避闪器 当建筑内的电缆线路上出现了故障时,就需要使用低压的线进行接地,并且可以将其两端的电压降低到0V。当架空的电线遭遇雷电击中的时候,便会对其他的导线造成阻吓作用,这样一来,就能够有效地避免事故的进一步发展。(2)感应引来的电涌保护设施 在建筑中,如果遇到的电流比较大的地方,那么,就必须采取相应的措施,以此来防止电涌的产生。通常来说,我们采用的感应源就是中性点不接地、零序阻抗的电阻值大于10Ω的方式来实现。

1.2雷电感应

雷电是一种大气中的电荷在地面上的强大地电场力的结果,当其通过物体的电流超过一定值时,就会产生过电压,这种现象被称为感应。在建筑物上安装的避雷网主要是为了防止直击雷和反击。由于雷电直接击中电线杆、设备等,造成的破坏有两种形式:一是导线的机械损伤,二是高阻带的冲击波。当这些物质进入大地时,会导致电弧的形成,使电弧熄灭,从而引起火灾。而在一些特殊的地方,比如说车站附近的机场、码头等,因为雷暴天气多发生的地区多位于飞机场,所以更容易出现雷击事故。因此,对于高层建筑的防雷设计,必须充分考虑到雷电的影响。

1.3地电位还击

地电位反击是指利用建筑物的金属构件或者其他导体等物质作为接闪器的保护,当雷电流通过避雷针和地面之间的电阻时,会产生感应电流,从而对地电位进行改变,达到保护的目的。在一些地区,由于地电位较高,所以发生的闪电袭击事件也比比皆是。在我国的南方,尤其是上海、广州等城市,因为经济的发展,人们的生活水平的提高,对于居住环境的要求也越来越高,因此,高层建筑的建设正在逐渐地成为主流,而在这些区域中,地下的电气设备的数量不断增多,并且其中的电子设备很多,如果没有有效的防雷措施,就可能会造成很大的损失,甚至有的还会出现倒塌的现象。而传统的避雷针和架空线路的避险线相比,其抗折的能力要强得多,而且容易被破坏,但是它的成本比较低,且维护简单,可以应用的范围非常广泛。

二、智能建筑防雷系统的建立

2.1针对直击雷的防护设计

(1)在建筑物的外部,还应该安装避雷针,它能够有效地将雷电引走,同时也可以将感应过电压控制在一定的范围内,对一些重要的建筑进行防雷保护。(2)对于直击雷的防护,主要是设置避闪网,它的作用是当发生直击的时候,就会产生一个冲击波,这个冲击波会对整个建筑造成很大的破坏,所以,我们要采取措施,把这些能量吸收,从而避免因为反击而导致的损坏。(3)在建筑物的内部,还应当加装接地线,这样不仅仅能减少接地电阻,而且还能提高其稳定性,防止由于金属氧化物或者导体与其他物体的接触而出现问题。

2.2针对感应雷击

在对建筑物进行接地系统设计时,要注意接地电阻的大小,因为接地网的面积越大,雷电流流经的路径越多,就会产生的感应电动势就会越强,当电流通过的时候,电晕放电现象也会随之增强,从而达到防雷的目的。在对建筑实施避雷的过程中,要充分考虑到建筑的实际情况,根据具体的情况来选择合适的避雷措施。对于一些重要的建筑,比如大型商场、写字楼等,可以适当地降低这些地方的直接高度,这样能够有效地减少不必要的损失。而对于那些不经常发生的,或者是比较危险的区域,则应该采取一定的防直击的方式,以防止造成人员的伤亡。在对感应型的高层建筑的建设中,必须严格按照相关的规定,加强安全意识,做好相应的防护工作,避免意外的出现。

2.3针对直击雷的防护设计

在对直击雷的防护设计中,主要是针对建筑物的直接防雷以及对建筑的间接防雷进行分析,对于直击的防护设计中,需要根据建筑物的实际情况,选择合适的避雷网的类型,并在其基础上,增加相应的保护设施,以达到有效的防止直击雷电的目的。在建筑物的外部,可以使用避闪器来作为引下线,但是也不能完全的利用,因为其本身的抗压能力比较差,所以,要尽量地尽量避免其与被保护物之间的连接,并且,还要尽可能的将避闪器的接地电阻控制到最小,从而保证建筑的安全。

三、智能建筑内信息网络系统的防雷保护

智能建筑的防雷系统主要是由建筑物中的接地装置、接地网以及其他的一些相关的设备所构成的,在实际的工作当中,这些都是智能建筑的防雷的重要组成部分。而在智能建筑的防雷设计的过程中,最为主要的就是要对整个建筑物的外部环境和内部的安全防护进行一定的研究,同时还需要对其内部的雷电活动的规律等因素进行进一步的分析,从而制定出科学合理的方案,这样才能有效地防止意外事故的发生。在对建筑物的外边角角等处的避雷措施上,首先应该从整体上把握,将避直接法和牺牲小利的原则相结合,使避险的效果最大化。其次,对于那些容易产生闪络的地方,可以使用多重的方法来减少闪络的出现,比如利用屏蔽层或者是埋设的方式来降低其影响。

结束语:智能建筑作为现代化城市的标志,自然成为现代都市的主要特征。而在其中,雷电灾害是非常常见的,因此我们必须采取相应的防雷措施,以避免发生触电事故,从而为居民提供一个安全舒适的环境。本文针对智能建筑的特点,结合目前国内外相关技术的研究现状,对其进行了深入的分析和探讨,并提出一些应对方案,希望能够为我国的智能建筑的建设带来一定的参考作用。

参考文献:

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[2]沈凤琴.高层建筑防雷设计与施工技术[J].科技创业家,2014,3(10):44-45.

[3]康强,邓宁文,叶木林.文昌塔仿古建筑防雷设计与施工[J].科技传播,2011,7(14):173-174.

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