吳家堯

（深圳市能億建設(shè)工程有限公司）

1 工程概況

深圳某皮革皮具原輔料物流區(qū)二期占地面積43776.7㎡，總建筑面積為38.26 萬㎡，是深圳當(dāng)時最大的單體建筑。該工程地上六層，地下兩層，主要為皮革原輔料的展示區(qū)、倉儲物流區(qū)、設(shè)備庫房和停車庫。每層設(shè)A、B、C、D、E、F、G、H八個區(qū)。深圳市年平均雷暴日為63.1d/a，以6～9月份最多，屬多雷區(qū)。

2 大型智能化物流中心的多層防雷保護(hù)介紹

2.1 建筑物防雷（防直擊雷）

本建筑物采用法拉第籠式防雷體系，按二類防雷建筑物設(shè)防。建筑物防直擊雷的接閃器采用屋頂沿女兒墻及挑檐突出部位敷設(shè)的避雷帶，以及在屋面隔熱層和細(xì)石混凝土保護(hù)層之間敷設(shè)的不大于10m×10m 或8×12m 的網(wǎng)格的40×4 鍍鋅扁鋼[2]。所有出屋面的金屬管道、屋頂四周鋼結(jié)構(gòu)飄蓬、各分區(qū)中庭上方的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及設(shè)施均與避雷網(wǎng)焊接。

2.2 防雷電感應(yīng)和等電位聯(lián)結(jié)

2.2.1 本工程防雷電感應(yīng)主要采用等電位聯(lián)結(jié)

等電位聯(lián)結(jié)采用M型—網(wǎng)格形結(jié)構(gòu)接至共用接地系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，電氣豎井和機(jī)房等局部房間采用S型—星形結(jié)構(gòu)，即規(guī)范規(guī)定的組合1型等電位連接網(wǎng)絡(luò)。在每層A、B、C、D、E、F、G、H八個區(qū)的電氣豎井，以及弱電機(jī)房、監(jiān)控中心、變配電房、高壓配電房、電梯機(jī)房等處設(shè)置等電位端子箱。

2.2.2 防雷擊電磁脈沖的等電位聯(lián)結(jié)

在LPZ0A 區(qū)或LPZ0B 區(qū)與LPZ1 區(qū)的界面處，所有進(jìn)入建筑物的外來導(dǎo)電物，所有進(jìn)出建筑物的金屬管道、空調(diào)通風(fēng)金屬管道及建筑物的金屬構(gòu)件（含）進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)。具體為：對進(jìn)入建筑物的金屬管道及電纜，將管道和電纜的鎧裝金屬外皮在入口處與防雷接地網(wǎng)相聯(lián)接，對引入大樓內(nèi)的交流電力線路采用地下暗敷的電力電纜，其鎧裝金屬護(hù)套的兩端均作良好接地，以防止雷電波入侵。

2.2.3 電氣設(shè)備TN-S系統(tǒng)的接地與等電位聯(lián)結(jié)

本工程低壓配電系統(tǒng)為TN-S系統(tǒng)。根據(jù)TN-S系統(tǒng)要求，變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)與接地裝置可靠電氣連接，同時變電所的電氣設(shè)備、變壓器的機(jī)殼等也須可靠接地。大樓內(nèi)所有交直流用電及配電設(shè)備均采取接地保護(hù)。在各個豎井內(nèi)敷設(shè)一條40×4 鍍鋅扁鋼與基礎(chǔ)接地體相連。沿電纜橋架敷設(shè)一根40×4的鍍鋅扁鋼，電纜橋架或線槽每隔15m 做一次重復(fù)接地。建筑物內(nèi)電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分、金屬管路、支吊架、電纜橋架、金屬線槽、電力電纜的金屬外護(hù)層等做等電位聯(lián)結(jié)[2]。

2.2.4 信息系統(tǒng)的等電位聯(lián)結(jié)

信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)弱電設(shè)備較多，機(jī)房的防靜電地板、以及弱電系統(tǒng)的金屬箱體（殼體）和機(jī)架等應(yīng)進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)，并形成等電位網(wǎng)絡(luò)，與建筑物的接地系統(tǒng)可靠連接，形成共用接地系統(tǒng)。

2.3 電源系統(tǒng)防雷保護(hù)

對10kV 的高壓電源系統(tǒng)，采用高壓避雷器，設(shè)置在高壓開關(guān)柜內(nèi)或者變壓器高壓側(cè)。對380V 低壓電源系統(tǒng)，采用大容通量的電源防雷器，設(shè)置在變壓器低壓側(cè)。對電氣各子系統(tǒng)的用電設(shè)備，根據(jù)雷電電磁脈沖的防護(hù)和各級電源系統(tǒng)雷電及過電壓保護(hù)要求，以及國際標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)范規(guī)定，室內(nèi)按照三個防雷區(qū)考慮，采取三級防雷保護(hù)措施，以避免單級防雷保護(hù)能力不足引起設(shè)備損壞，預(yù)防因雷電流過大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過大。通過采用電源系統(tǒng)多級防雷保護(hù)，有效防范了各級雷電、過電壓侵襲，保護(hù)了人和設(shè)備的安全（見圖1）[1]。

圖1 室內(nèi)三個防雷分區(qū)電源系統(tǒng)多級保護(hù)示意圖

圖 2 模擬信號電纜屏蔽線單端接地示意圖

2.3.1 電源第一級防雷保護(hù)

對配電回路的第一級電源防護(hù)，在配電室低壓側(cè)（380V）總配電箱設(shè)置1 套德國OBO V25-B/3+NPE 電源防雷器。在浪涌保護(hù)器前設(shè)置空氣開關(guān)，防止浪涌保護(hù)器遭受雷擊損壞，造成電源對地短路。

在LPZOA 或LPZ0B 區(qū)與LPZ1 區(qū)交界處，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)范對浪涌保護(hù)器（SPD）的要求，在入室線路上設(shè)置SPD。對有屏蔽層的線路，每個SPD 的雷電流依據(jù)雷電流的幅值的30%取值，參照本工程建筑物為二類防雷建筑物，其首次雷電流幅值應(yīng)為150kA，因此每線分配電流為：In=[150kA×30%]÷4=11.25kA，結(jié)合規(guī)范要求，每線標(biāo)稱放電電流不宜小于15kA。同時，依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)范對浪涌保護(hù)器的要求，浪涌保護(hù)器需將數(shù)十千伏的感應(yīng)雷擊過電壓限制到4kV以下[1、5]。

2.3.2 電源第二級防雷保護(hù)

對配電回路的第二級電源防護(hù)，在監(jiān)控中心機(jī)房配電箱設(shè)置1 套德國OBO V20-C/3+NPE 電源防雷器。同樣在浪涌保護(hù)器前設(shè)置空氣開關(guān)。

根據(jù)雷電分流理論，在LPZ1區(qū)使用電涌保護(hù)器（SPD）要求通流容量為20KA（8/20μs 波形）。本工程電源采用通流容量為40kA 的電涌保護(hù)器進(jìn)行加強(qiáng)保護(hù)，以重點(diǎn)防護(hù)特殊區(qū)域。

2.3.3 電源第三級防雷保護(hù)

對電源的第三級防雷保護(hù)，在弱電設(shè)備及其他小型精密設(shè)備的電源開關(guān)處設(shè)置OBO CNS 3-DPRC 電源防雷插座。在LPZ2-LPZ3 區(qū)內(nèi)，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)范對浪涌保護(hù)器的要求，浪涌保護(hù)器可將浪涌電壓限制在一千多伏，防雷器通流容量（8/20μs）不小于10kA。

2.4 信號線路防雷保護(hù)

本工程在設(shè)備進(jìn)線處采用信號電涌保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)，其通流容量（8/20μs 波形）為3kA，可將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過電壓限制至設(shè)備允許值[5]。

2.4.1 視頻信號系統(tǒng)的保護(hù)

本工程中，各類視頻同軸線路或以太網(wǎng)同軸線路的浪涌過電壓精細(xì)保護(hù)采用德國OBO KoaxB-E2/MF-F防雷器，以防止開關(guān)操作或雷電導(dǎo)致的浪涌過電壓的損壞。OBO KoaxB-E2/MF-F 防雷器內(nèi)部采用兩極組合保護(hù)電路：大容量放電管和快速箝位二極管。前級大容量放電管可承受大雷電流的沖擊，保證了防雷器具有較大的通流容量；后級快速箝位二極管將剩余的浪涌過電壓限制在很小的范圍，以保證后端設(shè)備即使在大雷電的沖擊下仍安全運(yùn)行。

2.4.2 監(jiān)控系統(tǒng)云臺控制線及485總線的防雷保護(hù)

云臺與監(jiān)控中心的連接一般采用485 控制線。本工程485控制線的防護(hù)選用德國OBO FLD-5防雷器。該避雷器內(nèi)部設(shè)計(jì)了兩級保護(hù)電路：前級的氣體放電管、壓敏電阻和后級的箝位二極管。前級確保防雷器通流容量大，后級有極短的箝位時間和較低的保護(hù)水平，確保防雷器保護(hù)電壓低，在大雷電流來襲時也能確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.4.3 末端電源防雷

攝像機(jī)的電源一般采用DC 12V 或AC220V 電壓。采用德國OBO VF 12/VF 230防雷器進(jìn)行保護(hù)。

2.5 合理綜合布線

大樓中的電源和通信的主干線一般布置在大樓的中心部位（電纜井）。但是，防雷引下線鋼筋和全樓的屏蔽網(wǎng)鋼筋一般采用建筑外墻處的建筑結(jié)構(gòu)主鋼筋，在有雷電流引入接地裝置時，外墻處的電流密度大，電磁場強(qiáng)。本工程中，建筑內(nèi)的各種饋線一般穿金屬管保護(hù)、雙層屏蔽電纜和同軸電纜等防護(hù)措施。采用橋架敷設(shè)時，不同的信號電纜敷設(shè)在不同的橋架，并且無源纜線與有源電纜分開鋪設(shè)；必須在同一橋架內(nèi)敷設(shè)時，橋架中間設(shè)置金屬隔板。消防報警系統(tǒng)和綜合布線系統(tǒng)采用獨(dú)立的線槽。其他弱電系統(tǒng)共用一根線槽，廣播系統(tǒng)（PA）和弱電電源采用同槽分隔方式。弱電電纜與其他低電壓電纜合用橋架時，選擇具有外屏蔽層的弱電電纜，避免干擾。

①模擬量信號線屏蔽層單端接地。在空調(diào)自控系統(tǒng)和BA 系統(tǒng)中，將模擬量信號線屏蔽層單端接地，防止產(chǎn)生耦合干擾問題（見圖2）[5]。

②數(shù)字量信號或差分量信號線屏蔽層雙端接地（如RS232 和RS485 通訊信號）。在弱電系統(tǒng)中，存在大量數(shù)字量信號或差分量信號屏蔽電纜，將其屏蔽層雙端接地，很好地抑制高頻干擾問題（見圖3）。

圖3 數(shù)字信號電纜屏蔽線雙端接地示意圖

2.6 防雷器使用中的注意事項(xiàng)

①防雷保護(hù)器接地須直接接到接地母線，接地線要盡可能短、直，并與接地裝置可靠連接。②信號防雷器連接方向須與數(shù)據(jù)進(jìn)線方向相同。③數(shù)據(jù)傳輸線類型的選擇要依據(jù)保護(hù)器的類型。

3 大型物流中心的接地系統(tǒng)

3.1 接地裝置

本工程利用結(jié)構(gòu)樁基及底板內(nèi)鋼筋做接地裝置。利用工程的結(jié)構(gòu)樁基——預(yù)應(yīng)力管樁，在管樁樁頭切割時將設(shè)計(jì)有引下線的承臺的管樁中的兩個主筋預(yù)留出來，和承臺內(nèi)鋼筋連接，且在承臺內(nèi)，將兩圈鋼筋做閉環(huán)電氣連接，作為垂直接地體。最后利用底板鋼筋沿底板四周連成環(huán)形接地帶，各作為垂直接地體的承臺內(nèi)鋼筋與環(huán)形接地帶連接[3]。

3.2 共用接地系統(tǒng)

本工程接地系統(tǒng)包括防直擊雷的接地系統(tǒng)、防雷電感應(yīng)的接地系統(tǒng)、電氣設(shè)備TN-S系統(tǒng)的接地系統(tǒng)、信息系統(tǒng)的接地系統(tǒng)等，所有接地系統(tǒng)共用接地裝置。

3.3 接地電阻

按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，本建筑物的共用接地系統(tǒng)的接地電阻不大于1Ω，經(jīng)實(shí)際測量小于0.5Ω。在室外設(shè)置600mm×600mm×60mm 接地電阻測試井，各處檢測點(diǎn)分別直接引至地下結(jié)構(gòu)底板處[4]。

4 結(jié)語

作為一個大型智能化物流中心，本工程的防雷保護(hù)是完備的，也在實(shí)踐中得到了很好的驗(yàn)證。工程通過對直擊雷、感應(yīng)雷、雷電電磁脈沖的防護(hù)，采取避雷帶、避雷網(wǎng)、等電位聯(lián)結(jié)、電源的三級防護(hù)，信號線路的保護(hù)和合理布線等措施，建立了多層防雷保護(hù)體系，有效地保護(hù)了建筑物、設(shè)備和人身安全。特別是電子信息系統(tǒng)的三級全方位防雷防護(hù)，彌補(bǔ)了弱電防雷保護(hù)的不足，防范了各級雷電、過電壓的侵襲，保證了智能化建筑的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。