摘要：本文扼要说明了传统防雷局限性以及智能建筑对防雷的要求，根据IEC的标准，论述在智能建筑中应采取相应的防雷措施，防止雷电的侵害。

关键词：智能建筑 直击雷 感应雷击 避雷针 防雷保护区

一、前言

在智能建筑中，系统内的电子设备的数量和规模不断扩大，大量采用计算机技术，而电子计算机、微处理器以及其他电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差的弱点，当其受到电磁脉冲，特别是闪电电磁脉冲的袭击，使得这些高灵敏的电子系统在运行时，出现程序运行错误；数据错误；时间错误；死机；无故重新启动甚至造成用电设备的永久性损坏，给各行各业以及人们日常生活造成巨大损失。

1992年，北京气象局16层气象中心大楼遭受雷击，楼内计算机、电子设备受损，损失达数十万元，中断通讯24小时；1994年和1995年深圳蛇口电信公司两次遭受雷击破坏,使得深圳蛇口地区电话系统分别瘫痪六小时和八小时，经济损失巨大；1996年深圳市气象台受雷击破坏,涉及破坏范围包括程控交换系统、电脑网络系统、闭路电视监控系统、CT机等；1996年4月20日，深圳市收容站价值一百多万元的电脑网络系统、闭路电视监控系统、CATV系统因遭受雷击而瘫痪；同年深圳中信公司证卷公司也遭受雷击，使得电脑网络卡、调制解调器受到破坏。电子元件的损坏不仅使系统的瘫痪，造成损失，而且在修复及重新整理数据上的费用也是巨大的。据统计，仅深圳市在1996年因瞬态电涌而造成的经济损失就高达6千多万元。

为此，在智能建筑中，特别是对计算机和精密的电子设备，对雷电如何采取有效的防护措施，保障其安全，已受到普遍关注。

二、雷电对智能建筑的危害

雷电现象是指雷云之间或雷云与地之间迅猛放电的过程，在该过程中，不仅会产生强大的雷电流（可达数十至数百千安），并且会伴随有强烈的闪光和巨大的声响。雷电主要分为直击雷击和感应雷击。

1.直击雷击是指雷云之间或雷云与地之间与建筑物的某一点放电。其主要危害有：

(1) 强大的雷电流通过被击物体时产生热效应，这种热效应所产生巨大的热量会使被击物体温度突升，甚至引起火灾。

(2) 达数十甚至数百千安雷电流通道，会使空气急剧膨胀，并以超生速向四周扩散，其外围附近的冷空气被强烈压缩，形成“激波”，它会破坏其附近的建筑物、人员、树木等。

(3) 雷电流通过导体产生的雷电电磁场，产生电动力效应，会使处在其中的导体受力变形甚至折断。

2. 感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应对被击物体的损坏。雷电流有50℅是直接流入大地，还有50℅是流入各电气道（如电源线、信号线和金属管道等）。当雷闪放电发生或雷击输电线路时，强大的雷电流会产生强大的电磁场。它通过直接或电容耦合方式在输电线路上形成暂态过电压以流动波形式沿线路传播，一般在以雷击中心1.5－2km范围内都可能产生危险过电压,损坏电路上的设备。据统计：在整个瞬变脉冲事故中雷击产生过电压约占20℅左右。感应雷击其主要危害有：

(1) 在雷云出现后，雷云下的建筑物由于静电感应作用而带上大量相反电荷，雷击过后，雷云所带的电荷与地很快中和，而地上某些局部上的感应电荷，由于与大地间电阻较大，而且不能在同样短的时间内相互消失，形成了局部地区高的感应电压，该电压达数十千伏至数百千伏，这样高的的电压可使接地不良的电气系统遭受破坏。根据《建筑物防雷设计规范 GB50057-94》中的公式，防雷装置地上高度h_x处的电位：

式中 U_R雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降（kV）；

U_L雷电流流过防雷装置时引下线的电感电压降（kV）；

I 雷电流幅值；二类防雷建筑取100kA；

R_I 冲击接地电阻，对于采用共用接地极的建筑，一般取其等于1(Ω)；

L₀ 引下线的单位长度电感，取其等于1.5μ H /m；

di/dt 雷电流徒度（kA/μs）。

对于一个30m高的二类建筑，经计算：

由此可见，仅接地装置上的电位升高100 kV，30m高度的电位就达775 kV，也正是由于高电位引入、反击、感应、耦合等二次效应，对电气设备及人员危害极大。

(2) 雷电产生电磁感应的破坏。由于雷电有极大的峰值和徒度，在其周围形成强大的变化的电磁场，处在变化电磁场中的导体会感应出较大的电压，该电压由导线可传至较远电气设备。根据美国A/D报告研究表明：当电磁感应强度B为0.03GS时，计算机会产生误动作，当B为2.4GS时，计算机芯片会产生永久性损坏。

式中 B电磁感应强度（GS）；

I 雷电流幅值 （kA）；

r 雷击半径 (m)；

P 发生雷击电流I值的概率。

故可以算出：电子设备误动作概率为： P=93.6℅,

电子设备产生永久性损坏概率为： P=60℅。

(4) 雷电产生地电位反击的破坏。智能建筑内计算机及微电子设备均要求有“干净”的地，如果在建筑不同接地系统被泄入雷电流时，引起电位不均，高电位的地会反击地电位的地，导致电气设备损坏。

三、防雷保护区域的划分

针对信息系统的防雷特殊性，作为防雷标准IEC-1024-1标准的补充，1995年IEC出版了1312-1标准。对防雷保护区域进行了划分，一个欲保护的区域，从电磁兼容(EMC)的观点来看，由外到内可分为几级保护区，（图1 所示）最外层是LPZ0区—雷闪电磁场原区。在该区域内雷闪电磁场未产生衰减。雷闪电磁场按大气状态下自然分布。在该区域又分为LPZOA和LPZOB两个区域。