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办公大楼的防雷设计


办公 大 楼 的 防雷 设 计 
刘 晓 兰  刘 晓梅2  
( 1 . 郑州大学 电气X - 程 学院 4 5 0 0 0 2  2 .   黄 河勘测 规 划设 计有 限公 司 4 5 0 0 0 3 )  

摘  要  针对办公 大楼 计算机 密集 的特 点 ,提 出 了高层建 筑 物 内部 防雷和外 部 防雷 的设 计 观  点

,并介绍 了相应的 防雷措 施 。强调对 于 高层 办公 大楼 中的计算机 系统 ,做 好 内部 防 雷设 计尤 其 
重要。  

关键词  办公大楼  防雷  计算机 系统 
具 有更 重要 的意 义 。  

1   引言 
随着微电子技术 、超大规模 集 成 电路 、计算 机 
技 术 的迅 速发展 和广泛应 用 ,人类 社会 正在 步人 一 

黄 河水利 委 员会设 计 院综 合办 公大 楼的 主楼高  2 4层 ,总 建 筑 面 积 2 9   O 0 0 m   ,是 一座 集 科 研 、设 

计 、管理为一体 的智能化办公大楼 ,整座建筑物按  建筑物防雷等级划分为民用二类防雷标准。下面以   该 办公 大楼 为例 来说 明 防雷应 采 取 的措 施 。  

个 以信 息产 业 为支 柱 的知 识 经 济 时 代 。而 与 此 同 
时 ,由于微电子元件 、电子设 施 、计算 机等 电 子设 

备 对 雷电的耐受能力 十分 脆 弱 ,致 使雷 电事 故 的频 
度急 剧上升 。计算机 系统一 旦遭 受雷 电冲击 ,轻 则 

2   外 部 防 雷 
2 . 1 接地 系统 

造成 数据丢失 ,系统运行 失灵 ,重 则造 成设 备永 久  性损 坏 。根据国际 电联 提供 的世 界年 雷暴 日分 布统  计 ,我 国是世界上年 雷暴 F t 最多 的 国家之 一 ,也是  雷 电事 故的高发 区 。对 于计 算 机 密集 的办 公 大 楼 ,  
防雷 要求应更加严格 。  

防 直击 雷 的首 要任 务 就是 做好 接 地 系统 设计 ,  
尽 量 减小 接地 电阻 ,以免 避 雷针 ( 带 、网)下 泄雷 

电流 时引起 接地 网电位 升高 而 向电源 反击 。结合 大 
楼 的所在 位置 和场 地条件 ,该 建筑 防雷接地 、交流 

通常人们认 为建 筑物 防雷 只要 安装 避 雷 针  ( 带 、网) 、引 下线 和接 地 装 置 就 可 以 了 ,而 实 际 
上 ,这种认识是不全 面 的 ,也是 危 险的 。雷 电对计 

工 作 接地 、直流 工 作接地 和 安全 保护 接地等 可共用 


个 接 地 系统 ,此 联 合 接 地 体 接 地 电 阻 不 应 大 于 

1 Q。根据 建筑 结 构 设 计 要 求 ,主楼 的 基 础 采 用 厚  板 式 结 构,基 础 底 板 位 于 地 下 6 m, 面 积 约  3   O 0 0 m   ,板厚 8 0 0 mm,布 置上 下两 层 主筋 ,主 筋  外 径 为  1 8~3 2 。为 了节省材 料 、减 少投 资 ,接 地  设计 充 分 地 利 用 了基 础 钢 筋 作 为接 地 干 线 ,每 隔  6 m左右 采用 土建 施 工 的绑 扎 法 连 接 或 焊接 两 根 主  筋 。构 成弧形 均压 网孔 ,不再 设置 专 门接地 干线 及  垂 直接 地体 。经 工程 实测 ,接 地 电阻 值小 于 0 , 5 0,  
已满 足共 地要 求 。  

算机 系统存在着直击 雷 、雷 电侵 入 波和雷 电 电磁脉 
冲 ( L E MP )三种主要 危 害。避 雷 针 、避 雷 带 仅能 

解决 防直击雷 ,即外 部防雷 问题 ,而后二 者则 要通  过 内部防雷措施去解 决 。雷 电侵入 建筑 物 内部 主要  有 两种情况 :一种 是 当电源线 路特 别是架 空 电源线 
路遭 受雷击时 ,雷 电波会 沿着 电源 线传 导 。雷 电经 

电源线 路进 入 建筑 物 内 部产 生 的 雷 害 是 较 为 常 见 
的 ,一旦发生 ,所 连 电器 都将 受到 波及 ,破坏 程度 

十分 严重 ;另一种 情况 ,当建筑物 附 近雷击 或空 中  闪 电时 ,会产生强 大 电磁脉 冲辐射 ,此电磁 脉 冲辐  射 会传 导和耦合到 金属 导线及 构件 上 ,使其 带上 高  电压 ,再沿计算 机系统 连线 进入 系统 内部 ,干扰 损 
坏计算 机设备 。L E MP虽然 没有直 击 雷威力 大 ,但 

2 . 2 避雷带 I 网)  

为防止 直击 雷 ,沿屋 面 女儿 墙设 置避 雷带 ,材 
料为  1 2镀 锌 圆 钢 ,避 雷 带 的 水 平 均 压 连 线 采 用 

1 2镀锌 圆钢 ,暗敷 在屋 面保 温层 内 ,构成 网 格不 
大于 l O m   x   l O m 的避 雷 网 … 。 接地 引 下 线 利 用 构 

其 分布 范 围广 ,有 时 在 1 k m 以外 的 空 中 闪 电 也 能 
损坏计 算机 。因此对 于计 算 机 系统 而 言 ,内部 防雷 

造 柱 内筋 焊接 而成 ,避雷 带 ( 网 )接 闪后 ,由多 根 
引下线 泄散 电流 ,降低 了室 内设 备 的反击 电压 。在 

4 5 m及 以上 ,沿建 筑物 四周 的圈 梁 中二根 主筋焊 接  成 电气通 路 ,以 防止侧 击雷 。  
2 . 3 避 雷针 

接 ,所有 金属 门窗 、栏 杆均 连接 其上 ,使 之形 成 良  好 的电气通 路 。整 个 楼 面 具 有六 面体 “ 法 拉第 笼 ”  

效应 ,能 阻挡 或衰减 空 间辐射 来 的雷 电脉 冲能量 。   楼 内所 有 电源线 、信 号线 等线 路 均在金 属封 闭  电缆桥 架或 金 属 管 中敷 设 ,金 属 外 皮 做 有 效 接地 ,   使 线路 得到 良好 屏蔽 。  
3 . 4 计算机 合理 布置  大楼 内的办公 场 所一般 均 为大 面积 办公 室 ,计  算机 和 工 作 人 员 相 对 集 中 ,若 按 墙 划 分 雷 电 防护 

为增强大楼 防直击雷能力 , 结合 郑州 防雷 中心 的  检测要求 , 在 主楼 正 面顶 端装 设 一套 法 国 H e l i t a   p u 1 .   s a r 2 5 1 2型 提前放 电避 雷针 , 针高 5 m, 保护 半径 4 2 m。  
与普通避雷 针相 比, 该针可通 过被雷 云电场感 应 的脉 

冲振荡器发射高压脉冲, 产生提前放电, 从而提高避  雷针 的有效性 , 同时减少空 间电荷 的发 展。但 该提前 
放 电避雷针 价格较 高 , 约 4万多 元 , 防雷 设计 时也 可  根据实际情 况和工程预算选 择普通避雷针 。  

区 ,各房 间大 多处 在 L P Z 1区 ,所 以 应采 取 适 当 的 
安 全隔离 措施 。各 层计 算机 工作 台的布 置均设 计离  开 外墙 面及 构造 柱 1 m 以上 ,以防 止 在雷 电恶 劣 天 
气 下 ,L EMP对 室 内人员 和设 备 的反击 。 国际 电工 

3   内部防雷 
3 . 1 进 线 电源 采用 直埋 电缆 

委员 会 ( I E C )建筑 防雷 草 案要 求 电子 设 备装 设 在 
墙内 L P Z 1区时 ,需距墙 保 持建 筑 物 钢筋 柱 一个 网  孔 的距 离 ,并 举 例 为 5 m。若 以 此数 据衡 量 ,室 内   几乎 已无 可用 空 间 ,绝 大 多 数 情 况 下 是 无 法 实 施 

该大 楼有 双 回 1 0 k V高 压 电源 进 线 ,分别 由两  个 不 同的配 电所 引来 。根 据城 市规划 要求 ,电源进 
线 均采用 电缆 直埋 ( 电缆 长度大 于 2 0 0 m) ,这 有利  于 防止雷 电波侵 入 。电缆选 型采 用金 属铠装 ,并 在 

的。根据 有关 的实 验和计 算 表 明 ,只要离 外墙 ( 钢 
筋)1  2 m,磁 感应 强度 和 导线 中感应 电势 即可 下 

两端 做有 效接 地 。  
3 . 2 装设 电源 S P D  

降到 1 / 3  1 / 6 [  ,故此数据改为 1 ~2 m对实际工 
程 防雷设 计 是适 宜的 。  
3 . 5 做 等 电位连 接 

国家标 准《 建 筑 物 防雷设 计 规范》 G B 5 0 0 5 7 - 
1 9 9 4中 , 将 建筑 物 按需 要 防 护 的空 间 由表 及 里 划分 
为不 同 的 防 雷 区 ( L P Z ) : L P Z 0 A区、 L P Z 0 B区、 L P Z 1  

为 了保证 高层 建筑 物 内部 在雷击 时 不产生 反 击  和危险 的接 触 电压 ,在大楼 各 层设 等 电位连接 板 与  大 楼钢 筋砼 结构 内 的接 地体 相 连 ,所有 有源设 备 外 
壳 、管 道 、金属 构件 、 电缆屏 蔽层 均通 过导线 ,进  出各保 护 区的 各 种 线 路 通 过 S P D连 接 到 等 电位 连 

区、 L P Z n+1 后续 防雷 区(   :1 、 2 、 …) 。 电涌保 护器 

( S P D ) 应 分级分类安装 在各 L P Z区交 界处 , 并 实现等  电位 连接。计算机设备 宜安 装在 L P Z 2区 。   大楼 防雷 设计 中 ,除在地 下室 变配 电 中心的高  低 压配 电柜母 线上装 设避 雷器 外 ,还在 每一层 计算  机 电源 总配 电箱处装 设 了第二 级 S P D,以抑制 由电  源进线 引入 的雷 电干扰 ,有效 防止 雷 电侵 入波 的袭  击 。S P D选 用 电 压开 关 型 ,通 流 容 量 8 / 2 0  ̄ s时其 
标称放 电电流为 5 k h。   对 于大楼 第 1 O层计 算 机 中心 ,除 在 电源 配 电  箱处装 设二级 S P D外 ,还 在 UP S电源 进 线箱 内设 

接 板上 ,使 整座 大楼 构成 一个 三维 的 、网络形 的等  电位连接 网络 。通 过加 装 S P D后 再 做 等 电位 连 接 

的方式 ,可使楼 内以计算机为核心的弱电系统接地  与电 力 、防 雷等 接 地实 现在 正常 工 作 状 态 时分 开 ,  
在雷 击时暂 态 均压共 地 ,以解 决 大楼 信号 干扰 与防 
雷均 压两难 兼 容的矛 盾 。  

置了钳压型 S P D作为第三级保护,以便进一步降  低其残 压值 ,从 而使 经 过 变压 器 、稳 压 器 等 环 节 ,  
通过 电磁耦合 传播 到计 算机 回路 的 电压 尽量 降低 到  设备 可能承 受的 范围 ( 至少低 1 5 % 一2 5 %)  J 。  
3 . 3 屏蔽措 施 

4 结 束 语 
I E C 1 0 2 4 -1 把建 筑 物 防雷 装 置 分 成 外 部 防 雷 

装置 和 内部防 雷装置 两 大类 ,并 在 国际 电工委 员会  ( I E C )雷 电防护 组 ( T C 8 1 )1 9 9 5年 颁 发 的 《 建 筑 
防雷 标准》 I E C 6 1 3 1 2 ~ 1中估 算 出建 筑 物 防雷 系统 

该 大 楼 整体 框 架 为剪 力 墒 和钢 筋砼 梁 柱 构 成 ,   采用 大直径 主筋 。在做 防雷 接地 设计 中,要 求所 有  砼柱 均有 二根焊 接 主筋 ,并 与 每层 圈梁 内筋可 靠连 

中的全部 雷 电流有 5 0 %沿 外 部 防雷 装 置 进 入大 地 ,   外部 防雷 装置 是 防雷系 统 的一个 重要 组成 部分 。针  对 余下 的 5 0 %雷 电流 ,提 出 了屏 蔽 、等 电位 连接 、  

过 电压保 护等 内部 防雷措 施 。这些 观念 和措 施 与我 

社 ,1 9 9 2  

国防雷 专 家在 2 0世 纪 8 0年 代 初 总结 电力 、通 信 、  
建筑 等 部 门的经验 概括 出的分流 、屏 蔽 、均压 、接 

2 刘继 . 过 电压 保 护 与 防 雷 技 术 的历 史 、现 状 和 未 来 . 电  信商情 ,1 9 9 9( 1 1 )  

地 、保 护 的防雷模 式是 一致 的 ,值得 借鉴 ,但 在设  计 工作 中也不 能完 全 照搬 照用 ,应根 据工 程实 际 而 
加 以灵 活利 用 。  
De s i g n  o f   Li g ht n i n g   Pr o t e c t i o n   f o r  

Of f i c e   Bu i l di n g  
Li u   Xi a o l an  

高 层 办公 大 楼 的防雷 是 一个 复杂 的系 统工 程 。   随着楼 房 的不 断增高 和楼 内计算 机 网络 空 间的飞 速 

( Z h e n g z h o u   U n i v e r s i t y )  
Ab s t r a c t   Ac c o r d i n g   t o   t h e   c h a r a c t e r i s t i c   o f   o f f i c e   b u i l d i n g   b e —  
i ng  t h i c k  wi t h  c o mp ut e r s, t he  de s i g n  i de a  a bo u t  t h e  i nt e r na l  

扩张 ,雷击 的几率 和危 害也将 成 比例增 加 ,从而 对 
防雷 设计 提 出了更严 格 的要求 。 过去 ,建筑 物 的防 

雷设计 大 多侧重 于外 部 防雷措施 ,而对建 筑 物 内部  防雷 则 重 视 不 够 ,导 致 雷 害 事 故 常 有 发 生 。鉴 于 
此 ,对 于 办公 大楼 防雷 系统 的设 计 ,应采 用 外部 防 

p r o t e c t i o n   a n d   e x t e r n a l   p r o t e c t i o n   o f   b u i l d i n g   i s   p r o p o s e d ,a n d   a l s o   t h e   me a s o r e s   o f   l i g h t n i n g   p r o t e c t i o n   a r e   i n t r o d u c e d   i n   t h i s   p a p e r .I t   e mp h a s i z e s   t h a t   i n t e r n a l   p r o t e c t i o n   s h o u l d   b e   i mp o r —   t a n t ,e s p e c i a l l y  f o r  c o mp u t e r  s y s t e m  i n  t h e  h i g h ? r i s e  o f f i c e  
b ui l d i ng.  

雷加 内部 防雷 的设计 理念 ,在 工程 中兼顾 二 者 的要  求 ,以进 一步 提高 防雷 的可靠 性 。  
参 考文 献 
1 韩风 . 建 筑 电气设 计手册 . 北京 :中国建 筑工业 出版 

Ke y w o r d s   o f f i c e  b u i l d i n g  
s ys t e m 

l i g h t n i n g   p r o t e c t i o n  

c o mp u t e r  

收稿 日期 :2 0 0 5 ~0 5— 2 6  


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