孫曉軍

SUN Xiao-jun

（山東省建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司）

(Shandong Province Construction Supervision Consulting Co., Ltd.)

1 引言

現(xiàn)代控制技術(shù)當(dāng)中綜合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)，應(yīng)用到建筑體系當(dāng)中形成了先進(jìn)的智能建筑體系，并廣泛融入到日常生活當(dāng)中。而智能建筑中的弱電系統(tǒng)作為起重要的控制體系，不僅為使用者提供了高效便捷的生產(chǎn)生活環(huán)境，同時(shí)還充分保障了建筑、人員、財(cái)產(chǎn)的安全。智能建筑的弱電設(shè)備當(dāng)中包含大量微電子設(shè)備，其靈敏度高、電壓等級(jí)低、抗干擾要求高，尤其要避免雷擊造成的系統(tǒng)問(wèn)題。

2 智能建筑弱電系統(tǒng)防雷體系建立的前提條件

2.1 必要性

傳統(tǒng)建筑防雷系統(tǒng)保證建筑、內(nèi)部人員不受雷擊侵害。但是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展造成各類電子電氣產(chǎn)品應(yīng)用增多，傳統(tǒng)防雷系統(tǒng)無(wú)法有效避免雷電感應(yīng)、電磁脈沖、電路浪涌等干擾。并且由于雷電放電電壓高、能量大，弱電設(shè)備無(wú)法承受，弱小磁場(chǎng)、脈沖就可能干擾其工作，稍高的電壓就會(huì)損毀設(shè)備。雷電對(duì)智能建筑弱電設(shè)備的侵害主要是兩種方式，直接擊中外延出建筑的供電、數(shù)據(jù)、通信線路；雷電感應(yīng)電流侵入建筑損害智能建筑弱電設(shè)備。并且城市大型電網(wǎng)啟停、切換等過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)浪涌，造成智能建筑弱電設(shè)備損壞。同時(shí)，建筑內(nèi)部強(qiáng)電設(shè)備頻繁啟動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生浪涌，逸散到弱電系統(tǒng)中就會(huì)造成設(shè)備損毀。因此，智能建筑弱電設(shè)備防雷是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，需要對(duì)建筑內(nèi)外因素進(jìn)行系統(tǒng)考慮，將內(nèi)外防雷技術(shù)作為整體進(jìn)行實(shí)施[1]。

2.2 傳統(tǒng)防雷技術(shù)缺陷

傳統(tǒng)防雷技術(shù)多運(yùn)用避雷針進(jìn)行防雷，避雷針根據(jù)尖端放電原理制作，通過(guò)形成局部電場(chǎng)強(qiáng)度集中的空間影響雷電放電方向，使雷電通過(guò)避雷針線路、接地裝置引入地下，對(duì)建筑、設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。但是，在這個(gè)過(guò)程中，雷電進(jìn)入線路、接地裝置時(shí)，會(huì)因接地電阻無(wú)法全部被中和，造成局部電位上升形成接觸電壓、跨步電壓、地電位的反擊等二次效應(yīng)，對(duì)人身、弱電設(shè)備構(gòu)成威脅，避雷針的存在是一種主動(dòng)引雷的方式，其產(chǎn)生的二次效應(yīng)等問(wèn)題無(wú)法滿足智能建筑弱電設(shè)備防雷要求，亟待新型防雷技術(shù)對(duì)智能建筑弱電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)[2]。

2.3 智能建筑弱電設(shè)備遭受雷擊的主要形式

2.3.1 直擊

這種情況下是帶電云層與智能建筑間發(fā)生迅猛放電，同時(shí)伴隨電效應(yīng)、熱效應(yīng)等破壞，一般直擊的過(guò)程中，電壓峰值可達(dá)幾萬(wàn)伏，電流峰值可幾十千安，對(duì)電氣設(shè)備、弱電設(shè)備的破壞力巨大。

2.3.2 感應(yīng)

雷云處在地面建筑上方時(shí)會(huì)存在靜電感應(yīng)，在建筑上聚集大量束縛電荷，其與雷電極性相反，在雷云放電后，其中的電荷變成自由電荷，造成靜電電壓，電壓峰值可達(dá)幾萬(wàn)伏，并且會(huì)沿智能建筑室內(nèi)線路傳入，影響人身、設(shè)備安全。

2.3.3 脈沖

脈沖在雷電擊中建筑后產(chǎn)生，多數(shù)通過(guò)導(dǎo)體連接的干擾，出現(xiàn)諸如雷電流、電位升高、電磁輻射干擾等問(wèn)題。

2.3.4 浪涌

雷擊發(fā)生時(shí)，智能建筑弱電設(shè)備電源、通訊線路中會(huì)出現(xiàn)電流浪涌，通過(guò)線路傳輸?shù)饺蹼娫O(shè)備中，加之弱電設(shè)備內(nèi)部集成化，整體耐壓、耐過(guò)電流水平低，無(wú)法承受這種級(jí)別的浪涌問(wèn)題，很可能一次性損壞弱電設(shè)備。

3 智能建筑弱電設(shè)備防雷技術(shù)

3.1 防雷技術(shù)實(shí)施的條件

要想在智能建筑弱電體系中實(shí)施良好的防雷技術(shù)方式，必須明確防護(hù)范圍，一般智能建筑弱電設(shè)備防雷防護(hù)范圍可分為內(nèi)外兩部分進(jìn)行防護(hù)。

1）外部防護(hù)是對(duì)智能建筑本體進(jìn)行的防護(hù)，主要針對(duì)直擊雷。外部防雷接閃器應(yīng)根據(jù)建筑施工要求，嚴(yán)格依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行選擇，并且在設(shè)置過(guò)程中要相互重疊各個(gè)接閃器的保護(hù)區(qū)域，確保能夠完全保護(hù)智能建筑。引下線布置分獨(dú)立、非獨(dú)立、自然三種狀態(tài)的引下線，使用對(duì)雷電流電氣、電磁效應(yīng)耐受等級(jí)足夠的材料進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程中確保垂直，避免成環(huán)狀，盡可能多設(shè)置引下線改善雷電流分流問(wèn)題；接地裝置確保接地電阻符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一般使用4Ω標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于特殊部位，可通過(guò)分開接地或加裝地電位均衡器來(lái)確保系統(tǒng)運(yùn)行。

2）內(nèi)部防護(hù)需要根據(jù)智能建筑弱電體系具體情況進(jìn)行分級(jí)保護(hù)，可參考各部分設(shè)備的功能進(jìn)行分類保護(hù)，或者根據(jù)雷電、操作過(guò)電壓等級(jí)進(jìn)行多級(jí)保護(hù)[3]。

對(duì)于電源類型的雷害是通過(guò)對(duì)低壓線路過(guò)電壓保護(hù)的方式解決，國(guó)標(biāo)當(dāng)中主要分為三個(gè)層次，一級(jí)處于高壓變壓器后端至二次低壓設(shè)備總配電處的電纜內(nèi)芯線兩端對(duì)地加裝避雷器，二級(jí)處于二次低壓設(shè)備總配電處至二次低壓設(shè)備配電箱處的電纜內(nèi)芯線兩端對(duì)地加裝避雷器，三級(jí)主要針對(duì)精密設(shè)備不間斷電源前部加裝避雷器。因此需要在建筑內(nèi)部對(duì)各部分電源類型進(jìn)行有效區(qū)分。

對(duì)于信號(hào)類型的雷害主要是指在網(wǎng)絡(luò)、通信等類型設(shè)備上承受高能量瞬時(shí)沖擊，其保護(hù)裝置的選擇非常重要，需要考慮防雷裝置與通信設(shè)備的匹配性，同時(shí)區(qū)別系統(tǒng)保護(hù)級(jí)別。

3.2 智能建筑弱電設(shè)備接地要求

智能建筑弱電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)要將其存放于土壤中，通過(guò)對(duì)接地體、接地點(diǎn)、連線來(lái)控制接地電阻，電阻越低，電流流動(dòng)越靈活。要注意系統(tǒng)間的隔離，避免靜電加深、電流回流造成干擾。對(duì)于信號(hào)與電源電路，要注意區(qū)分高、低電平。接地體一般使用3根2.5m長(zhǎng)的45#鍍鋅角鋼制作，角鋼間距在2.5m～3m之間，然后進(jìn)行埋設(shè)，深度要超過(guò)0.6m，可使用鍍鋅扁鋼將接地體焊接成一體，引出線與地線網(wǎng)連接需牢固可靠，接點(diǎn)要做好防腐工作。并且為降低接地阻值，可用石灰、鹽、水、木碳酸、金屬屑等材料依照相應(yīng)比例進(jìn)行澆灌。

3.3 智能建筑弱電設(shè)備接地方式

智能建筑內(nèi)部的鋼筋形成閉合線路，在建筑受到雷電攻擊時(shí)，可通過(guò)鋼筋流入大地。但是，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)，因此，即便將弱電系統(tǒng)與防雷接地分開，也無(wú)法避免雷電危害及干擾，必須采取聯(lián)合接地方式來(lái)進(jìn)行處理，盡量減小接地點(diǎn)間的電位差等方式進(jìn)行，有效防止雷電不良影響和較大干擾問(wèn)題[4]。

3.4 智能建筑弱電電纜接地技術(shù)

使智能建筑接地裝置處于保護(hù)器附近，對(duì)于電纜部分的保護(hù)，選擇屏蔽層滿足工程需求的線路，采取必要措施提高屏蔽層抗干擾能力和基本的保護(hù)作用。對(duì)于設(shè)備較多、線路較復(fù)雜的部位，采用格柵形式優(yōu)化內(nèi)部工作空間。針對(duì)非屏蔽系統(tǒng)電纜可將其置于金屬管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)與接地裝置的連接。接地裝置設(shè)計(jì)、施工根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2008）、《電子信息系統(tǒng)機(jī)房施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50462-2008）執(zhí)行。對(duì)于建筑交接處使用直徑5mm的多股銅芯線將電纜屏蔽層與保護(hù)器進(jìn)行有效連接，各處與接地母線保持有效連接，各配線間至接地母線采用多股編織銅芯線連接，并盡力縮短兩者間距。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代社會(huì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，各類控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)智能建筑弱電設(shè)備的防雷接地性能要求越來(lái)越高，而雷擊對(duì)智能建筑弱電設(shè)備的安全造成很大威脅，因此，在建設(shè)智能建筑弱電工程的過(guò)程中要采用合理方式設(shè)置設(shè)備的防雷接地系統(tǒng)，確保智能建筑弱電防雷成效，提高智能建筑運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性和安全性。

[1] 郭忻璐. 弱電設(shè)備防雷電危害與抗干擾研究[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī),2017(1)：30.

[2] 王俊青，王涵，丁浩. 數(shù)字化設(shè)備的防雷技術(shù)研究[J]. 科技展望,2017(25)：161.

[3] 張健佳. 弱電設(shè)備的雷電危害分析及保護(hù)[J]. 技術(shù)與市場(chǎng),2016(4)：58.

[4] 周茂. 智能建筑弱電工程防雷接地技術(shù)分析[J]. 智能城市,2015(1)：88.