徐達(dá)軍

武漢雷光防雷有限公司

1 前言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)都被靈活運(yùn)用于現(xiàn)代各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域的發(fā)展過程中，先進(jìn)的電子信息系統(tǒng)也對智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展完善起著推動(dòng)作用。據(jù)調(diào)查顯示，在智能建筑中所使用的一系列電子設(shè)備設(shè)施整體上工作電壓低，耐受能力較差，部分設(shè)備如果受到過瞬間過電壓，尤其是雷電襲擊會(huì)降低其安全性和穩(wěn)定性，極容易受到破壞。與此同時(shí)，這類設(shè)備設(shè)施在進(jìn)行防雷電工作時(shí)還有可能會(huì)受到電磁干擾，加之其本身整體較為靈敏，即便是遠(yuǎn)處的打雷電波輻射，甚至其他建筑物傳來的電磁波，也會(huì)影響其穩(wěn)定性。在這樣的背景下，必須對智能建筑工程中所使用的電子設(shè)備設(shè)施加強(qiáng)防護(hù)管理。

從一定意義上來講，智能建筑工程通常會(huì)在樓頂上安裝避雷針、避雷帶或是避雷網(wǎng)，通過共同接地的方式實(shí)現(xiàn)其防雷性能的發(fā)揮，但這樣的策略起到的作用很小，從表面上似乎具備了基礎(chǔ)性能，能夠?qū)雇饨珉姶挪ǖ母蓴_，但在實(shí)際運(yùn)用過程中仍然存在較大的缺陷和不足。例如，如果距離某一高山大約500m處有一個(gè)通信機(jī)房，電纜采用架空的方式距離地面約為5m左右，其起落雷電流幅值大約為80kA，運(yùn)用一定的方式方法我們可以計(jì)算出該電力線路瞬間電壓應(yīng)當(dāng)為25kV，感應(yīng)電壓會(huì)通過電纜向電力線的兩端進(jìn)行擴(kuò)展，雖然雷電電流感應(yīng)電壓會(huì)在線路中得到一定的減弱，但由于通信機(jī)房與落雷點(diǎn)的距離較小，此時(shí)的感應(yīng)電壓不可忽視，會(huì)直接侵入到機(jī)房中造成通信設(shè)備設(shè)施的損壞，由此造成信號中斷。針對這一情況的現(xiàn)象，必須由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行深入分析，采用多元化的防護(hù)手段，切實(shí)規(guī)避雷擊現(xiàn)象對電子設(shè)備造成的不良影響。

2 智能建筑工程的雷電防護(hù)要求

智能建筑工程的類型不同，對雷電防護(hù)技術(shù)的需求也具有一定的差異化。例如，外部防雷裝飾主要是用于預(yù)防直接雷，而內(nèi)部裝置則主要運(yùn)用于對閃電電涌的預(yù)防。與此同時(shí)，如果在建筑工程開展過程中具備一定的重要設(shè)備設(shè)施或是設(shè)備設(shè)施所處的環(huán)境磁場電涌無法滿足雷電防護(hù)的具體需求，此時(shí)必須采用電磁脈沖的措施將電子設(shè)備及其系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，利用接地或是等電位連接的方式方法。

根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)調(diào)查研究我們可以看出，智能建筑防雷技術(shù)可以分為內(nèi)部防雷及外部防雷兩個(gè)主要模塊。具體而言，一方面，對于外部防雷而言我們可以將其按照一定的方式方法再次細(xì)化為接地裝置、影像線等，其主要用于直擊雷的預(yù)防；另一方面，內(nèi)部防雷我們可以將其細(xì)化為合理布線、屏蔽、等電位連接等多元化的方式手段，從真正意義上實(shí)現(xiàn)雷電電磁效應(yīng)的預(yù)防。在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的背景下，建筑工程所進(jìn)行的防雷設(shè)計(jì)必須充分立足于國家的規(guī)范制度及標(biāo)準(zhǔn)要求，不僅僅要滿足外部防雷的裝置需求，更應(yīng)當(dāng)立足于內(nèi)部防雷，有效預(yù)防閃電電涌的入侵。換而言之，在具體的工程開展過程中，相關(guān)技術(shù)人員可以將內(nèi)部防雷中的等電位與電子信息系統(tǒng)、金屬管線、金屬裝置進(jìn)行有效地連接，使其符合工程間距的實(shí)際要求。

3 智能建筑工程中電子設(shè)備防雷的主要特征

從一定意義上來講，目前我國大多數(shù)行政辦公樓都采用了多元化的電子設(shè)備，例如，衛(wèi)星接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)專線系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，設(shè)置了多元化的弱電集體。尤其是對于一些發(fā)達(dá)城市而言，其智能化工程的電源與接地標(biāo)準(zhǔn)均滿足了國家最高要求，采用先進(jìn)的設(shè)備設(shè)施，提高了智能建筑的整體防雷效率及質(zhì)量。眾所周知，強(qiáng)電、靜電都會(huì)在一定程度上導(dǎo)致電子設(shè)備或電壓輸入輸出信號線、交直流電源線接近系統(tǒng)，也是過電壓侵入電子系統(tǒng)的渠道及途徑。在這樣的背景下，相關(guān)技術(shù)人員必須采用多元化的防護(hù)策略和手段阻斷過電壓的入侵。

4 現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)在智能建筑工程中的有效運(yùn)用

不同的智能建筑對于雷擊防護(hù)的需求各不相同。因此我們可以根據(jù)建筑類型使用性質(zhì)及智能化子系統(tǒng)的集成以及雷擊可能造成的后果進(jìn)行雷電防護(hù)的有效劃分。

4.1 天線系統(tǒng)

通常我們會(huì)將衛(wèi)星天線設(shè)置在建筑物的頂部或是屋面上，將其與防雷接電裝置進(jìn)行有效地連接。值得注意的是，在連接的過程中交互點(diǎn)不能低于兩處，如果天線超出了現(xiàn)有避雷針的防護(hù)范圍，那么則應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況加裝獨(dú)立的避雷針，并與天線的避雷接地裝置進(jìn)行連接，通過這樣的方式發(fā)揮出天線系統(tǒng)的防護(hù)功能及價(jià)值。與此同時(shí)，如果要將天線引入室內(nèi)則必須加裝天饋SPD。

4.2 進(jìn)出管線及電纜

在進(jìn)行建筑工程的實(shí)施過程中，金屬管線電纜以及其他的引入線都應(yīng)當(dāng)在進(jìn)出口的位置與防雷接地裝置進(jìn)行有效地連接，通常我們會(huì)將這樣的裝置設(shè)計(jì)在總等電位連接排中。具體而言，首先，進(jìn)出口所使用的電纜其金屬外皮必須與接地裝置有效連接，如果電纜采用的是架空的方式就應(yīng)當(dāng)在轉(zhuǎn)換處設(shè)置SDP。據(jù)調(diào)查顯示，架空線如果遭受雷擊，產(chǎn)生故障的概率大約為總故障的30%左右，即便是雷擊點(diǎn)距離電纜較遠(yuǎn)仍然會(huì)存在部分的電流直接流入電纜?；诖?，在進(jìn)行電纜敷設(shè)的過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能采用帶屏蔽層的線纜，或是采用鋼管穿過線纜進(jìn)行敷設(shè)，這樣的方法必須確保鋼管的電氣聯(lián)通以此防止電磁干擾。金屬管的屏蔽作用以及雷電電流的極負(fù)效應(yīng)都會(huì)在一定程度上保護(hù)傳輸電纜，使其不遭受破壞及干擾。

4.3 電源系統(tǒng)

根據(jù)對社會(huì)中雷電新?lián)Q設(shè)備的案例分析我們可以看出，大約有70%以上的雷擊事故是由于供電線路侵入雷電所造成的。在這樣的背景下，相關(guān)技術(shù)人員必須加強(qiáng)對電源系統(tǒng)的整體防護(hù)，采用多元化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)事故的有效規(guī)避。而電涌保護(hù)器對于電源系統(tǒng)的整體防護(hù)起著至關(guān)重要的作用，通常我們會(huì)將其設(shè)計(jì)在各個(gè)防雷區(qū)交界處，以此實(shí)現(xiàn)等電位的有效連接，充分發(fā)揮電涌保護(hù)器的價(jià)值作用，配合其他防雷策略措施共同開展。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)自身的耐能量能力接收自身可承受的閃電威脅值，將其最大限度地減少，直到滿足實(shí)際需求。在具體的實(shí)施過程中，電涌保護(hù)器必須在LPZOA/LPZl的交界處引走大量的雷電流，將其導(dǎo)向地下，之后電涌保護(hù)器再對二者交界處的剩余威脅值通過一定的電磁場使之產(chǎn)生一定的感受效應(yīng)。

眾所周知，不同的信息設(shè)備其耐受沖擊過電壓額定值也具有一定的差異性。在這樣的背景下，電涌保護(hù)就必須根據(jù)不同建筑物所使用的低壓信息設(shè)備的種類，科學(xué)合理的選擇，明確系統(tǒng)的重要性，根據(jù)建筑物的整體規(guī)模、電磁環(huán)境等多元化的因素，明確電涌防護(hù)的等級形式及方式方法。

針對智能建筑而言，為了確保其電子設(shè)備設(shè)施的安全性、可靠性，通常我們會(huì)在電源上設(shè)置三級保護(hù)。第一，在電源引入建筑內(nèi)部連接進(jìn)戶線的地方有效設(shè)計(jì)安裝重復(fù)接地系統(tǒng)，并運(yùn)用大通量的三相避雷器實(shí)現(xiàn)一層防護(hù)；第二，基于動(dòng)力室電源線總配電盤采用通量并聯(lián)式專用避雷器，實(shí)現(xiàn)二層防護(hù)；第三，各個(gè)配電柜的進(jìn)線處設(shè)計(jì)并聯(lián)式電源避雷器，以此實(shí)現(xiàn)三層防護(hù)。值得注意的是，針對電源控制室的布線不能直接沿著墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)敷設(shè)。建筑物一旦遭到雷擊，有可能會(huì)導(dǎo)致墻內(nèi)鋼筋產(chǎn)生強(qiáng)雷電流，在一瞬間磁場就會(huì)發(fā)生巨大變化，控制室的線路感應(yīng)到高脈沖浪涌電擊會(huì)直接影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行，造成設(shè)備的損壞。另外，針對信號控制線、數(shù)據(jù)傳輸線而言，在連接前端或是進(jìn)入控制室之前應(yīng)當(dāng)采用專業(yè)的接地設(shè)備，電阻不能超過4Ω，如果是綜合接地網(wǎng)則不能超過1Ω。

4.4 弱電系統(tǒng)

根據(jù)相關(guān)的實(shí)踐調(diào)查研究我們可以將智能建筑中的弱電劃分為以下兩個(gè)模塊：第一，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的安全電壓等級及控制電壓電能，包括24V直流電源、應(yīng)急照明、備用電源等;第二，載有一定信息元素的信息源，例如電話、計(jì)算機(jī)等。而在智能建筑中，弱電技術(shù)是極其重要的組成部分。

所謂智能弱電技術(shù)，通常以信息技術(shù)作為載體和主要內(nèi)容，其應(yīng)當(dāng)是智能建筑發(fā)揮其作用，實(shí)現(xiàn)功能的主要途徑及方式手段。由此可見，針對弱電系統(tǒng)的雷電防護(hù)應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，其涉及的專業(yè)知識眾多，包括氣象學(xué)、電力工程、電氣專業(yè)、建筑學(xué)等，不同學(xué)科之間相互交叉，凸顯出一定的綜合性，涵蓋了宏觀、微觀，內(nèi)部、外部防雷技術(shù)，天線、地線，強(qiáng)電、弱電的每個(gè)環(huán)節(jié)及部分，都立足于自身的需求科學(xué)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化，統(tǒng)籌考慮。具體而言，針對避雷針地線屏蔽過電壓容易入侵的一系列通道都應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)合理的策略技術(shù)，進(jìn)行有效地管理完善，例如，電源系統(tǒng)、信息傳遞系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對信號設(shè)備的有效屏蔽，合理增加避雷裝置，從根本上減小雷電過電壓，從真正意義上實(shí)現(xiàn)全面防護(hù)、經(jīng)濟(jì)高效。

4.5 傳輸網(wǎng)絡(luò)

不同電子設(shè)備的傳輸網(wǎng)絡(luò)路徑也是大不相同，因此在進(jìn)行雷電防護(hù)的過程中可以充分根據(jù)電磁脈沖（LEMP）入侵電子設(shè)備的路徑進(jìn)行有效地防護(hù)管理。具體而言，當(dāng)發(fā)生雷電時(shí)，其電能直接作用于與電子設(shè)備相間的各種導(dǎo)線上，以此形成了大量的雷電波感應(yīng)過電壓，其通過信號線、天線等直接入侵到電子設(shè)備中。如果作用于電子元器件會(huì)直接造成元器件的誤動(dòng)作或是損壞;同時(shí)雷電也可以通過地電位反擊直接導(dǎo)致導(dǎo)線絕緣材料的損壞。在這樣的背景下，相關(guān)技術(shù)人員可以采取多元化的措施進(jìn)行有效地防護(hù)。第一，針對智能建筑中的系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施實(shí)現(xiàn)等電位連接；第二，采用穿金屬管的敷設(shè)方式對電纜信號傳輸線進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)對其的屏蔽，弱化感應(yīng)效應(yīng);第三，對設(shè)備機(jī)房進(jìn)行屏蔽;第四，根據(jù)進(jìn)入雷電防護(hù)的實(shí)際需求裝備設(shè)置SPD，以此對過電壓值進(jìn)行限制。

5 現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)在施工過程的注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)上文我們可以看出，雷電防護(hù)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)置的過程中必須充分考慮不同管線的具體位置及其與防護(hù)系統(tǒng)之間的關(guān)系。建筑物內(nèi)部的照明、動(dòng)力、電話、電視線路必不可少，進(jìn)行雷電裝置的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)確保上述線路不會(huì)受到其影響，因此在具體的施工過程中可以將上述線路直接利用金屬管進(jìn)行穿線，實(shí)現(xiàn)對雷電防護(hù)系統(tǒng)的屏蔽，可以采用鍍鋅鋼管，嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)狀及需求進(jìn)行跨接，從真正意義上確保所有電氣管線直接聯(lián)通。

（2）動(dòng)力、照明、電話、電視等線路的主干線應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)在建筑物的中心，但整個(gè)過程應(yīng)當(dāng)盡可能避免靠近引下線主筋，在雷電發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)會(huì)直接導(dǎo)致電子設(shè)備的損害，因此施工時(shí)設(shè)計(jì)人員必須統(tǒng)籌安排，綜合考慮，對弱電系統(tǒng)的管線走向進(jìn)行完善，以此最大限度地縮小感應(yīng)范圍。

（3）針對室外引入的電源線、電話線等，不僅僅要考慮其布線的隱蔽性、安全性，還應(yīng)當(dāng)在入戶處加裝避雷器、防雷器，以此實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。

（4）智能建筑工程中設(shè)計(jì)完善接地處理本質(zhì)上是為了將雷電直接引入大地，依次實(shí)現(xiàn)對設(shè)備及人身安全的有效保護(hù)。通常而言，建筑物會(huì)設(shè)置地網(wǎng)電源地、信號地等基地，電子設(shè)備要求安全保護(hù)地、防雷保護(hù)地獨(dú)立運(yùn)行，留出足夠的安全距離規(guī)避電位反擊事故的發(fā)生。由此可見，不同接地系統(tǒng)之間必須根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理地進(jìn)行距離的選擇，從整體上滿足國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡可能將其有效連接。如果施工現(xiàn)場或是項(xiàng)目情況無法實(shí)現(xiàn)直接相連，也可以考慮地電位連接的方式。

6 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展擴(kuò)大了城市規(guī)模，大量智能建筑工程的出現(xiàn)使得工程施工能力及水平日益成熟。在這樣的背景下，為了提高整體施工效率及質(zhì)量，必須立足于現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)，對傳統(tǒng)防護(hù)進(jìn)行革新優(yōu)化，充分實(shí)現(xiàn)防護(hù)技術(shù)的作用價(jià)值。