建筑防雷系统技术智能化设计研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:程利平(1985),男,汉族,上海人,中级职称,大学本科,研究方向为建筑防雷技术。-162-建筑防雷系统技术智能化设计研究 程利平 上海毅棣智能科技有限公司,上海 201913 摘要:摘要:为健全防雷体系,确保建筑、人员安全。本文将以实际工程项目为例,将满足建筑内部、外部防雷要求为目标,基于雷电形成原因及类型,从总体架构、硬件选型及设计优化、软件设计升级、安装实施及调试完善等入手,对建筑防雷系统技术智能化设计加以研究,旨在通过配备适配度高、规格完全的智能化防雷系统,强化建筑防雷能力;以此为相关技术人员提供参考。
2、关键词:关键词:高层建筑;防雷系统;智能化防雷;系统设计 中图分类号:中图分类号:TU855 0 引言 据不完全统计,全世界范围内每年因雷电灾害造成的经济损失高达 10 亿美元,人员伤亡现象严重,以我国为例,全年因雷击及雷击负效应所造成的人员伤亡可达 3500 人。为防止雷电对建筑和人民安全造成损害,严格基于高层建筑防雷特征,对建筑防雷系统技术,实现智能化设计尤为关键。下面笔者将以上海 SK 大厦为例,详细介绍高层建筑防雷系统智能化设计路径。1 雷电形成原因及类型 大气自然放电会生成雷电,此时,电源负电感应会吸引正电荷产生聚集效应,促使地面以及雷云之间形成强力较大的电场。当某处电荷密度明显大于
3、临界值时,就会引发电场内物质向下阶梯式放电,一旦下降距离接近地面物体,极易在地面强电场的影响下,出现尖端放电等不良现象,并推进二者结合,持续发电,最终形成强度较大的闪电和雷击1。基于常见类型来看,雷电共有直击雷、侧击雷以及感应雷三类。1)直击雷。直击雷是指雷电直接对建筑物主体以及相关设备实现击中,诱发机械效应、热效应出现,致使破坏性较大的事故出现。通常情况下,建筑物易遭受直击雷的部位主要有房梁、女儿墙、屋檐等地;2)侧击雷。侧击雷易击中建筑物侧面或玻璃幕墙。3)感应雷。感应雷的出现会生成程度不一的电磁脉冲,并侵入建筑体内部,侵害内部的电磁电子设备,严重危害设备及使用人员的安全。2 高层建筑线路
4、雷击机理 雷击作为一种不可避免的自然灾害,一旦出现,将会给人们及建筑物造成极大的威胁,以超高层建筑为例,此建筑类型层级高,功能复杂,一旦遭受雷击,极易使得建筑物主体、建筑物内部的电子系统遭受破坏,严重的话甚至会引发重大人员伤亡事故。针对高层建筑线路的雷击机理,国内外诸多学者已经进行了大量的研究。在对诸多文献调查总结后,将雷击导线四周大地在导线上所产生雷击过电压计算公式总结为如下:式中,表示雷电流幅值,单位为 kA;表示导线平均悬挂高度,单位为 m;s 表示线路及雷击点二者相对距离,单位为 m。在此时,如果相关线路出现闪络,那么即可依据相关公式对最小闪络电流值实现明确。公式如下:为分析建筑物高度
5、与感应过压电幅值之间的相互关系,笔者将以某实际高层建筑为具体对象,并有意识将雷电流伏值假设为 100kA,雷击电及线路二者的相对距离假设为 65m,发现当一直处于恒定值 350KV 期间,不同高度的建筑,其感应过电压幅值以及雷击跳闸率会有所不同,详情见表 1。21ln25ShShIUddgIdh2%50min1ln25ShShUIdd%50U中国科技期刊数据库 工业 A-163-由表 1 产出数据不难看出,在建筑高度日益增加的前提背景下,感应,过电压幅值以及雷击跳闸率都会有程度不一的增加,对高层建筑物防雷研究十分关键2。3 建筑防雷系统技术智能化设计以上海 SK大厦为例 3.1 上海 SK 大
6、厦项目概况 上海 SK 大厦位于上海浦东新区世博后滩板块,被称为一座 280 米上海新地标,占地面积约为 27945.5m2,总建筑面积可高达 20 万 m2。项目紧邻世博文化公园,共有四个办公楼区域,并配备智能化十足且高速安全的垂直型交通系统。大厦地上 59 层,地下 3 层,可同时容纳上万人同时办公,属于十分大型的超高层建筑。据统计,上海这一地区全年平均雷暴日有 30.1 天,年平均地闪密度约为 2.8 次/(),基于建筑寿命有机延长视角,立足于大厦安全性要求以及业主的自主意愿,笔者计划对项目大厦落实防雷浪涌保护器处置,并借助先进的计算机网络技术以及自动化控制技术,优化智能化监控格局,为后
7、续大厦从业人员对防雷系统的日常维护提供便利。3.2 项目难题总结 上海 SK 大厦涉及楼层较多,仅针对地上而言,就有 59 层作业量。所布置的浪涌保护器在运作期间出现失效、报警等异常状况,巡检人员不能第一时间发现,极易为安全隐患的爆发提供可能。且上下楼的巡检时间所需相对较长,大量人工的投入不仅会增加整体的运作成本,也会使得工作效率远远达不到预期。故而基于最优经济原则,计划将项目践行重点放在如下几个方面。(1)完善智能化布置格局,自觉对浪涌保护器实时状况实现监控,一旦发现浪涌保护器处于故障状态,要立即反应,及时报警,并提醒工作人员将失效的浪涌保护器更换,以此确保防雷系统具有持续防护的工作性能。(
8、2)自觉对浪涌保护器及其内部的器件劣化程度,实现在线监控。如若发现劣化程度已经达到限定限额时,要立即报警,确保其在完全失效前,就能够完成针对性维护,以此优化所有已安装浪涌保护器的有效防护性能。(3)基于统筹视角,对雷击情况实现实时在线监测记录,并自觉将各项操作历史记录以及查询清单生成书面文件,为后续工作的顺利展开提供便利。3.3 防雷系统技术智能化设计 3.3.1 总体架构明确 充分利用自动化控制技术、计算机技术以及网络通讯技术,基于“统一部署、分段式管理”原则,计划以控制分散管理集中的设计思路介入,构建优质的浪涌保护器分布式监控多层网络平台。同时,还要借助智能化手段,对工程内近 400 组的
9、浪涌保护器关键参数指标实现在线实时监测,帮助相关运维人员能够在后台就能顺利掌握各浪涌保护器运行状态以及具体运行参数;最后加装异常自动报警器及 SPD 漏电流检测,保证一旦出现故障异常,运维人员将会快速掌握目标机器所在方位,极大减轻维护人员排查负担,真正实现高效防雷3。系统组成框架如下图 1。图 1 分布式系统架构示意图 3.3.2 基于可持续视角下的硬件选型及设计 硬件属于浪涌保护器稳定运行的重要保障,为保证整体的设计更为优质,笔者计划基于项目大厦实际状况,以电源浪涌保护器最优化选择为目标,选择与本项目适配度最高的浪涌保护器。详情见表 2。akm.2表 1 基于不同建筑高度视角下的感应过电压和
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