關(guān)于電氣設(shè)備防雷工程設(shè)計(jì)的相關(guān)思考

陸彬

摘 要：電氣變化尤其是雷電會(huì)對(duì)電子設(shè)備、電子系統(tǒng)帶來破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。我們以威海市駕駛員電子樁考場被雷擊這件事故作為例子，對(duì)電子樁的結(jié)構(gòu)、線路設(shè)置特點(diǎn)及防雷措施進(jìn)行了調(diào)查。根據(jù)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)合了考場的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了這個(gè)考場的防雷設(shè)計(jì)方案，并且重點(diǎn)討論了直擊雷和感應(yīng)雷的防護(hù)設(shè)計(jì)。希望可為電氣系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：電氣系統(tǒng)；防雷設(shè)計(jì)；信號(hào)線路；監(jiān)控系統(tǒng)

為了滿足人們的生產(chǎn)生活需要，很多商業(yè)大樓和民用建筑中都安裝了大量功能不同的電氣設(shè)備。例如：照明設(shè)備、消防控制設(shè)備、插座、電話、工業(yè)和民用的動(dòng)力設(shè)備、智能系統(tǒng)、娛樂設(shè)施等，這些電氣設(shè)別的使用在給我們帶來方便的同時(shí)也給建筑帶來了一定的安全隱患。這些電氣設(shè)備的耐過壓能力不高，在雷擊產(chǎn)生高壓以及雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖下都會(huì)受到嚴(yán)重的破壞。所以，提高高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的防雷技術(shù)應(yīng)用，成為目前高層建筑中的一個(gè)重要問題。

一、雷擊的破壞作用

在云層中存在很多分布不均勻的正、負(fù)電荷，在我們的大地中也存在不少的負(fù)電荷，在云層活動(dòng)比較頻繁的時(shí)候，云層之間很可能發(fā)生碰撞，這樣不同云層攜帶的正負(fù)電荷就有機(jī)會(huì)接觸并產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這就是我們平時(shí)說的雷擊現(xiàn)象。雷擊現(xiàn)象不僅會(huì)出現(xiàn)在云層之間，還會(huì)發(fā)生在云層和大地之間。我們?cè)谏钪羞M(jìn)行的避雷活動(dòng)，主要針對(duì)的就是云層惡化大地間的雷擊，因此這種雷擊很有可能威脅到建筑物、居民、畜類的安全，所以為了有效減少雷擊造成的危害，我們有必要提前做好防護(hù)措施。一般雷擊有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

（一）直擊雷。直擊雷是指雷電與建筑物的樓頂發(fā)生直接性接觸，這種接觸會(huì)在瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流就會(huì)順著導(dǎo)體進(jìn)入到我們的建筑物內(nèi)，進(jìn)而威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。如果我們能夠提前做好避雷措施，例如設(shè)置避雷針、避雷器等把電流進(jìn)入到大地，就可以將雷擊對(duì)建筑物產(chǎn)生的危害減到最低。

（二）雷擊波沖擊。是指雷擊產(chǎn)生的瞬間大電流，順著電線、天線等進(jìn)入到建筑物內(nèi)。在這種情況之下，建筑物內(nèi)的電氣會(huì)受到直接性的破壞，使電路產(chǎn)生短路，也有可能導(dǎo)致建筑物內(nèi)部起火。

（三）感應(yīng)性電壓。建筑物外部除了有電纜和電線外，還有很多的金屬管道，在出現(xiàn)雷擊的時(shí)候，雷電產(chǎn)生的瞬間電流被避雷針引導(dǎo)地下，在這個(gè)過程中建筑物周圍會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的電磁場。同時(shí)，建筑物的外部設(shè)備在雷擊作用下，也會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓與建筑物周圍的磁場產(chǎn)生交互作用可能會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)丟失。

（四）地電位反擊。避雷針可以將雷擊產(chǎn)生的瞬間大電流引導(dǎo)地表，但是地表的雷電會(huì)產(chǎn)生反擊，使得地表的防護(hù)網(wǎng)在瞬間經(jīng)歷高壓，這樣很可能對(duì)地表的電力設(shè)備產(chǎn)生危害。

二、電氣設(shè)備防雷工程設(shè)計(jì)的相關(guān)思考

（一）屏蔽。屏蔽是為了使建筑物內(nèi)的電子設(shè)備、通信系統(tǒng)和控制系統(tǒng)避免受到雷擊的危害。建筑物內(nèi)安裝的電子設(shè)備容易受到電磁波的干擾，而且這些設(shè)備的耐壓能力較弱，在打雷或者接閃的時(shí)候，都會(huì)受電磁波的干擾和影響。有的時(shí)候，甚至，臨近建筑物接閃都會(huì)使它們受到建筑物傳來的電磁波的影響。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)建筑物的時(shí)候一定要考慮到建筑物的屏蔽功能。在建筑物設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量選擇鋼筋作為主要建筑材料，這樣利用鋼筋可以在建筑物內(nèi)形成一個(gè)等電位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在雷擊發(fā)生的時(shí)候可以將產(chǎn)生的電流分流掉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)屏蔽功能。另外，在建筑物的鋼筋選擇時(shí)，要充分考慮到建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，需要的鋼筋密度也不相同。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況來選擇鋼筋的密度。屏蔽不僅可以解決分流問題，而且可以有效預(yù)防雷擊電磁波。

（二）接地。接地的目的是把流入防雷系統(tǒng)的電流引導(dǎo)大

地，以免電流都集中在某一個(gè)位置，給需要保護(hù)的設(shè)備產(chǎn)生損壞。好的接地系統(tǒng)可以有效的將雷擊產(chǎn)生的能量引入地下，防止發(fā)生電壓反擊。過去使用的接地規(guī)范要求某個(gè)設(shè)備單獨(dú)接地，這種做法在現(xiàn)在已經(jīng)不被提倡。目前我們使用的都是防雷接地系統(tǒng)共用接地設(shè)備。接地作為防雷系統(tǒng)中最根本的要求，如果接地措施做得不好，那么防雷系統(tǒng)的整體效果都不能很好的表現(xiàn)出來。

（三）合理布線。合理的布線是為了更好的提高防雷的效

果?，F(xiàn)代社會(huì)，建筑、電視、電話、照明設(shè)備等都跟線路有著密切的關(guān)系，因此我們?cè)谶M(jìn)行防雷設(shè)計(jì)的時(shí)候要把這些因素都考慮進(jìn)去。為了保證接閃的時(shí)候這些線路不被影響。我們要做到以下兩點(diǎn)：首先，要將管線放在金屬管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)屏蔽效果；其次，需要把管線的主干線中的垂直部分放在建筑物的重心，盡量縮小電磁波的感應(yīng)范圍。

總的來說，雷擊對(duì)電氣設(shè)備帶來的危害是巨大的，為了盡可能的避免雷擊給電氣設(shè)備帶來危害，我們需要通過雷擊入侵的途徑著手，對(duì)可能造成雷擊的因素全面考慮。盡可能做到將雷擊帶來的傷害降到最低，避免不必要的損害。

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