现代建筑电气设计中防雷的新重点分析.docx

现代建筑电气设计中防雷的新重点分析 摘要：智能建筑的发展使得传统的建筑防雷设计不再能满足建筑本身对雷电安全的需要。雷电防护己经不仅仅是对建筑本体的防护，更侧重于对建筑内人身和电气设备的安全的防护。防雷工作正在从以传统的防直击雷为主向防雷电感应过电压对通迅、安防、自动控制等系统的设备的损害而转变。 下载 关键词：智能建筑；建筑电气；自动控制；雷电灾害；电磁感应；雷电防护区；接地电阻 1引言 进入二十一世纪，电子信息技术正在迅速地向人们生活的各个领域渗透，建筑与人们的生活息息相关，随着我国国民经济的发展，人们的生活水平和自身素质日益提高，人们的家庭住宅需求概念也发生了彻底变革，从以往追求居住空间的宽敞豪华向享受现代化精神内涵与浪漫生活情趣的方向发展。为了满足人们日益增长的对周围居住环境的舒适性、方便性、安全性等方面的要求，智能建筑便呈现在人们面前。同时，因建筑智能化而产生的雷电灾害问题也摆在了我们面前。 2重视雷电电磁感应作用 以前建筑物防雷以防直击雷为主，侧重机械性破坏和雷电反击；现在则以防感应雷击为主，侧重雷电的电磁感应效应。独立避雷针附近电磁感应强度最大，对称引下避雷网内的电磁感应强度可明显减弱，实体法拉第笼内的感应电磁场强度为零。 所谓感应雷，是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接线和铁路钢轨等等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。 感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其造成损害的几率比直击雷高得多。直击雷只在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。 装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是在雷电从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，雷电电磁脉冲可以通过避雷针的引下线和接地系统地线产生很强的电场，建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变(根据IEC61312标准，当雷击击中建筑物时，即使装有避雷针，直击雷电流50%的通过引下线和接地系统入地，仍然会有大约50%的雷击能里仍会分配到各线路系统)一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压，避雷针就无能为力了。感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备。 3注意防雷方式的系统性 以前建筑物防雷就想到装避雷针，现在注意到雷电的各种引入渠道。雷电防护区(LPZ)的划分是从多级保护发展而来，采用了系统论的方法。其界面的划分是以电气节点分段的。 GB50057-94(2000版)建筑物防雷设计规范第六章防雷击电磁脉冲按电磁兼容的原理把信息系统所在建筑物或构筑物按需要保护的空间由外到内分为不同的雷电防护区(LPZ)，以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲的强度及应采取的防护措施。雷电防护区可分为: 3.1直击雷非防护区(LPZ OA) 本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。本区内的各类物体完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。天空、没有避雷针保护的大楼外部、面没有顶棚等覆盖物的地面等等雷电可能会直接击中的空间。如大楼顶部避雷针保护范围之外的空间。 3.2直击雷防护区（LPA OB） 本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。本区内的各类物体处在外部防雷装置保护范围之内，应不可能遭到大于所选滚球半径雷电流直接雷击:但本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。没有避雷针保护的非屏蔽大楼内部、有避雷针保护的大楼天台受保护部分、避雷线下的电缆等等雷电不易直接击中的LEMP没有衰减空间。如大楼顶部避雷针保护范围之内的空间和没有屏蔽的大楼内部或有屏蔽大楼内部的窗口附近。 3.3第一屏蔽防护区(LPZ1) 本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各类导体的电流比 (LPZOB)区进一步减小；且由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场强度也已得到了初步的衰减。雷电不易直接击中，但LEMP因屏蔽而衰减的空间。如上述屏蔽大楼内部(不包含窗口附近)。 3.4后续防护区: 为进一步减小所导引的电流或电磁场，以保护敏感设备而增设的后续防护区。如上述屏蔽大楼的另外设立的屏蔽网络中心。屏蔽网络中心内的机器金属外壳内部，或接地的机柜内部。 4接地结构、等电位联结与电气接线的关联变化 （1）独立接地 如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外，一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多，现在多被共用接地所取代。 （2）共用接地 也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上，或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来，使它们之间成为畅通的电气接地统一地网，这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。 （3）一点接地 把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上，这样的方法叫一点接地法。一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题，所以能够降低各系统之间的干扰程度，尤其是50Hz工频信号对系统的干扰基本上得以消除，所以一点接地法在工程上得到广泛应用。 （4）多点接地 各系统的接地线采用多点短连线的接地方式，称作多点接地。当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，电容祸合效应将会产生某种干扰祸合，这时引线长度成为主要矛盾，必须采用多点接地使串联阻抗减至最小，并将驻波减至最小。多点接地方式应用于高频电路(f 10MHz)。 （5）混合接地 所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接，或者信号电路相关的几部设备，以最短的导线与同一个金属体连接接地，然后多台设备分别用金属线接到地网的同一点上。像这样的接地方式称为混合接地。 5结束语 智能大厦内部各子系统之间的内部连接线路纵横交错，其网络接口对雷电较为敏感的电路又是防雷电侵入的薄弱环节，大楼雷电电磁场的分布直接影响到具有敏感元器件的计算机及控制终端的布局。在设计规划时，对大楼内网络设备的安装位置应避开雷电涌集中的雷电流分布通道，力求安装在建筑物的中部位置，即雷电电磁场最小的室内中央位置，并且网络设备避免直接使用大楼的外墙体的电源插孔。 参考文献： 梁小冰. 直击雷对变电站控制室内弱电设备的影响J.电网技术，1999，23(3) 陈俊武