淺析智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計

1、<p>　　淺析智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計</p><p>　　摘要：隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，智能建筑應(yīng)運而生，且發(fā)展十分迅速?，F(xiàn)代建筑業(yè)的電氣發(fā)展經(jīng)由過了電氣化階段、自動化階段和當今的智能化階段三個階段。尤其是智能建筑中由于采用了大量的聯(lián)網(wǎng)型精密電子設(shè)備，且設(shè)備的信號線路縱橫交錯、連接復雜，使其抗電流、電壓、電磁脈沖的能力十分有限，極易遭受雷電的襲擊，而傳統(tǒng)意義上的避雷針對這些設(shè)備的防護是遠遠不

2、夠的。本文就智能建筑中弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計和應(yīng)用做簡單的闡述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：智能建筑；弱電系統(tǒng)；防雷設(shè)計 </p><p>　　Abstract: along with the information industry innovation and development, intelligent building arises at the historic moment

3、, and is developing very rapidly. Modern construction electrical development through the electrification stage, automation stage and today's intelligent stage three stages. Especially in the intelligent building with

4、 a large number of networking type precision electronic equipment, and the equipment of signal circuit crisscross, connect complex, make its resistance to curre</p><p>　　Keywords: intelligent building; Weak

5、current system; Lightning protection design </p><p>　　中圖分類號：TU856文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012） </p><p>　　近年來，由于電源質(zhì)量問題及直擊雷、雷電感應(yīng)、瞬間過電壓、零電位漂移等浪涌和過電壓的侵襲，安裝在弱電系統(tǒng)中的設(shè)備經(jīng)常會受到各種過電壓、過電流的危害。而這種危害造成的破壞和經(jīng)濟損失也在

6、逐年上升，盡管有些自動化系統(tǒng)采取了一定的防雷防護措施，但是防雷效果不是很明顯。由此可見，防雷設(shè)計已經(jīng)成為智能建筑弱電系統(tǒng)能否安全運行的一個重要問題。因此，對智能建筑弱電系統(tǒng)作好全面、完善的防雷措施，以及認真研究和科學設(shè)計智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷和接地，具有深遠的影響和現(xiàn)實意義。 </p><p>　　1.雷電的危害形式及分類 </p><p>　　雷電是由雷云即帶電云層向地面建筑或大地進行放

7、電的一種自然現(xiàn)象，它會對建筑物或電子設(shè)備產(chǎn)生嚴重破壞。 </p><p>　　雷電危害一般可分為兩類：①雷直接擊在建筑物上，時建筑物發(fā)生熱效應(yīng)和電動力作用；②雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。具體的表現(xiàn)形式如下： </p><p>　　1.1雷電流高壓效應(yīng)的破壞作用 </p><p>　　雷電放時產(chǎn)生的高壓可以損壞發(fā)電機、變壓器等電器設(shè)備的絕緣，造成大規(guī)模停電，絕緣破

8、壞引起的短路可導致可燃物的著火或者爆炸等。 </p><p>　　1.2雷電流高熱效應(yīng)的破壞 </p><p>　　由于雷電產(chǎn)生的較大電流通過導體時，極短的時間就可以將電能轉(zhuǎn)換成熱量，轉(zhuǎn)換的熱量達到一定程度時，可導致設(shè)備金屬熔化，進而引發(fā)火災(zāi)或爆炸。 </p><p>　　1.3靜電感應(yīng)破壞 </p><p>　　當金屬處于雷云與大地的電場中

9、時，金屬表面會感生出大量的電荷，這些電荷不會隨著雷云放電結(jié)束而消散，因而，產(chǎn)生高達幾萬伏的對地電壓，稱為靜電感應(yīng)電壓，可以擊穿數(shù)十厘米的空氣間隙，發(fā)生火花放電。 </p><p><b>　　1.4電磁感應(yīng) </b></p><p>　　雷電具有很高的電壓、電流，同時又是在極短的時間發(fā)生的，因此在它周圍的空間里將產(chǎn)生強大的交變電磁場，使電磁場中的導體感應(yīng)出較大的電動勢

10、，并且還會在構(gòu)成閉合回路的金屬物也產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時如回路上有的地方接觸電阻過大，就會局部發(fā)熱或發(fā)生火花放電。 </p><p><b>　　1.5雷電波侵入 </b></p><p>　　由于雷擊在架空線路、金屬官道上產(chǎn)生的沖擊電壓，使雷電波沿線路和管道迅速傳播。若雷電波傳播至建筑物可造成建筑配電裝置和電氣線路絕緣層擊穿，并產(chǎn)生短路。 </p><

11、;p>　　1.6防雷裝置上的高電壓對建筑物的反擊作用。 </p><p>　　當防雷裝置接受雷擊時，在接閃器和引下線接地體上都具有很高的電壓，如果防雷裝置與建筑物內(nèi)外的電氣設(shè)備、電氣線路或其它金屬管道的相隔距離很近，它們之間就會產(chǎn)生放電，可能引起電氣設(shè)備絕緣破壞，金屬管道燒穿。這種現(xiàn)象稱為反擊。 </p><p>　　其中的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)這兩種沖擊過電壓成為雷電感應(yīng)過電壓（浪涌過

12、電壓）。浪涌過電壓系統(tǒng)設(shè)備的損害沒有直擊雷猛烈，但是由于其具有放電時間長、發(fā)生較為隱秘、雷擊破壞面積大等特點，使浪涌過電壓造成的雷害要比直擊雷大的多。 </p><p>　　2.弱電系統(tǒng)遭受雷擊損害的原因分析 </p><p>　　避雷針能防止直接雷擊，但不能阻止雷電感應(yīng)過電壓、操作過電壓、零電位漂移過電壓，以及因過電壓在泄放電流時在其周圍所產(chǎn)生的很強的感應(yīng)電壓，而這些電壓卻是破壞大量電子

13、設(shè)備的罪魁禍首。雷電造成的危害是難以避免的，尤其是對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的危害更大。根據(jù)相關(guān)研究表明，當磁場強度Bm≥0.07×10-4T時，無屏蔽的計算機會發(fā)生暫時性的實效或失誤動作；當Bm≥2.4×10-4T時，計算機元件會發(fā)生永久性的損壞，而雷電電流周圍會出現(xiàn)的瞬變電磁場強度往往大于2.4×10-4T，因此，有效地紡織類點對弱電系統(tǒng)設(shè)備所產(chǎn)生的危害，是保證弱電系統(tǒng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運行的重要前提。 </p

14、><p>　　除直擊雷外，雷電作為電磁干擾源，主要以雷電電磁脈沖的形式入侵弱電系統(tǒng)，其傳播途徑主要有5個：①直擊雷；②雷電通過各種通信線路（天饋線、電話線、網(wǎng)絡(luò)線、數(shù)據(jù)專線等）傳入系統(tǒng)而損壞設(shè)備；③雷擊建筑物或鄰近地區(qū)雷電放電，內(nèi)部計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路由于空間電磁感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓而造成損壞；④雷電通過供電線路引入系統(tǒng)電源，導致設(shè)備損壞；⑤電位反擊造成設(shè)備損壞。 </p><p>　　3.弱電系

15、統(tǒng)防雷多級保護設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)IEC61312標準，弱電設(shè)備應(yīng)設(shè)置多級防雷保護措施，一般為三級配置。由于雷電流主要由首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流組成，因此，雷電過電壓的保護必須同時考慮到如何抑制（或分流）首次雷擊電流和后續(xù)雷擊電流。在采取多級保護措施的同時，還必須考慮各級質(zhì)監(jiān)的能量配合和解耦措施。弱電系統(tǒng)可采用外部防雷和內(nèi)部防雷兩種措施。外部防雷可將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；內(nèi)部防雷可阻塞沿電

16、源或信號線所引入的雷電波。這兩道防線相互配合。 </p><p><b>　　3.1外部防雷 </b></p><p>　　直擊雷防護主要是指建筑主體的防雷，一般主要防止建筑物或設(shè)施避免直擊雷危害而采取的防雷措施。它主要通過避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷針等，利用引下線將雷擊電流引至接地體，將其電量它泄放至大地。設(shè)計時建議采用聯(lián)合接地方式來構(gòu)筑整個建筑主體的防雷防御網(wǎng)。 <

17、;/p><p>　　3.2電源系統(tǒng)的防雷 </p><p>　　經(jīng)實際運行經(jīng)驗驗證，電源系統(tǒng)耦合進入感應(yīng)雷擊造成的電子設(shè)備損壞占雷擊災(zāi)害的6成以上。因此，電源系統(tǒng)的防雷避雷措施是整個防雷工程中最重要的環(huán)節(jié)之一。若要防止感應(yīng)雷電波和雷電電磁脈沖通過外輸線路侵入，應(yīng)該在它還沒有進入建筑電源系統(tǒng)之前將其泄放至大地。 </p><p>　　由于弱電系統(tǒng)機房電力是由整個建筑的變配

18、電室引入的，電源的高壓端防雷由電力供電部門直接實施。為了將配電系統(tǒng)線路上的電壓限制在一個安全的水平，設(shè)計時需在供電線路上安裝SPD。并且將弱電機房的電源浪涌保護設(shè)為三級保護：引入電源的總配電柜處安裝浪涌保護器；弱電機房的配電箱處安裝浪涌保護器；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)相對地加裝浪涌保護器，作為三級保護。 </p><p>　　3.3信號系統(tǒng)防雷 </p><p>　　由于

19、網(wǎng)絡(luò)信號設(shè)備的接口芯片抗過電壓沖擊能力很差，且極易遭受感應(yīng)雷擊，造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，嚴重的甚至能夠使電子設(shè)備的元件永久性損壞，造成嚴重的經(jīng)濟損失。為了避免這種情況的發(fā)生，在進行弱電系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)不同的設(shè)備選用不同的通信信號避雷器，來作為通信線路系統(tǒng)上感應(yīng)雷電波的保護措施。在選擇相關(guān)產(chǎn)品時，一定要充分考慮防雷性能指標以及網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸損耗、接口類型等網(wǎng)絡(luò)性能指標。 </p><p><b>　　3.

20、4等電位聯(lián)結(jié) </b></p><p>　　通過設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)，可有效消除不同接地點可能存在的電位差，發(fā)生雷擊時可有效避免因感應(yīng)產(chǎn)生的不同接地點電壓不同而導致的放電現(xiàn)象。 </p><p>　　3.5合理的屏蔽設(shè)計 </p><p>　　建筑中做屏蔽的主要目的是為了對微電子設(shè)備進行防護。為了更好的保證非防雷系統(tǒng)的電氣線路在防雷裝置接閃時不受影響，設(shè)計采用

21、金屬管布線，使防止雷電反擊的能力更強、屏蔽各種電磁脈沖的能力更好。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能建筑的智能化設(shè)備越來越多，對智能建筑弱電系統(tǒng)的雷電防護也提出了許多新的內(nèi)容和要求。若設(shè)計不當，會直接影響智能化系統(tǒng)的功能與價值，造成極為嚴重的經(jīng)濟損失。智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷接地設(shè)計必須根據(jù)其自身特點，從系統(tǒng)

22、性的角度進行全方位綜合考慮。只有這樣，才能搞好防雷接地的設(shè)計和施工，最后才能有效地保護智能建筑弱電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 王躍民 張秋穎, 雷電的危害及預防[J],.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2011年10期 </p><p>　　[2] 陳軍兵.高層智能建筑及其弱電系統(tǒng)防雷論