智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷設計研究

牛童淵

（中核霞浦核電有限公司，霞浦 355100）

1 弱電系統(tǒng)雷害成因及設計原則

1.1 雷害成因分析

雷電入侵弱電系統(tǒng)的主要途徑有三種：直擊雷，雷電波入侵，雷電感應和地電位反擊。

直擊雷：雷電直接擊在露天的電子設備上造成設備損壞，如室外云臺攝像機、室外無線天線等。

雷電波侵入：進出建筑物的電源線、信號線、金屬管道等遭到雷擊或臨近地區(qū)遭受雷擊時，雷電流在金屬管線上產(chǎn)生過電壓并沿金屬管線侵入室內設備，造成設備損壞，出現(xiàn)的幾率較大。

雷電感應和地電位反擊：當建筑物周邊遭受雷擊，由于電磁感應，會在臨近室外的金屬導線中產(chǎn)生感應電流，使串聯(lián)在線路上的設備受損；雷電流瀉入大地時，地電位明顯升高，對附近的金屬管線及其連接設備或對小于安全距離的另一套接地網(wǎng)上的設備產(chǎn)生反擊，使這些設備損壞。

1.2 防雷設計原則

在智能建筑防雷設計過程中須遵循以下原則：第一是可靠性，防雷系統(tǒng)設計是否可靠直接關系到建筑物內部人員和設備的安全，應從多角度進行分析，選用合理合規(guī)的防雷方案；第二是適用性，防雷系統(tǒng)并非是投入成本越大、選用設備越高端，其效果就越好，而是要根據(jù)建筑物的實際情況選擇合理的方案；第三是開放性，防雷系統(tǒng)應注重其開放性、可擴展性，預留系統(tǒng)對外接口，滿足周邊設施或后續(xù)統(tǒng)一建設管理的需要。

2 智能建筑弱電系統(tǒng)防雷設計的研究分析

建筑物防雷設計是一個綜合系統(tǒng)工程，根據(jù)其重要性、使用性質、發(fā)生雷電事故的可能和后果，將外部防雷、內部防雷作為一個整體進行分析和設計，因地制宜地采取防雷措施。防雷方案包括兩部分：外部防雷即由外部防雷裝置（接閃器、引下線和接地裝置等組成）將雷電流泄入大地，用于直擊雷的防護；內部防雷由等電位連接、共用接地裝置、屏蔽、合理布線、浪涌保護器等組成，用于減小和防止雷電流沿金屬導線的入侵和在需防護空間/設備內產(chǎn)生的電磁效應，確保設備安全。

2.1 外部防護

建筑物的外部防雷利用建筑物的主鋼筋作為引下線，并與建筑頂端的避雷針或接閃器進行連接，利用基礎內鋼筋網(wǎng)作為接地體，將雷電流引入大地。建筑物內的鋼筋和其他金屬構件可以形成不規(guī)則的法拉第籠，起到一定的屏蔽作用。在屋面、墻角、屋檐等部位裝設專門的接閃網(wǎng)，在整個屋面組成不大于5m*5m、6m*4m的網(wǎng)格，起到接地和屏蔽作用。

2.2 等電位聯(lián)結與屏蔽

等電位聯(lián)結，就是將建筑物內所有金屬管道、橋架、設備等金屬外殼連接在一起，與建筑物的外部防雷系統(tǒng)連接在一起，形成一個整體，可以有效地降低各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，消除接地系統(tǒng)之間的相互干擾。弱電設備間應設置專門的等電位連接帶，將機柜外殼、保護地、屏蔽線、防靜電地、防雷接地等與建筑物結構的主鋼筋之間進行有效連接，在雷電情況下整個建筑物和弱電機房呈現(xiàn)等電勢。等電位聯(lián)結的結構形式有星型、網(wǎng)型或兩種結構形式的組合等形式。星型結構適用于小型或局部系統(tǒng)，且工作頻率在0.1MHz的以下的低頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)中各設備均連接至機房內部的等電位接地端子板；網(wǎng)型結構適用于大型弱電系統(tǒng)中，且工作頻率在10MHz以上，該系統(tǒng)中各機柜就近與網(wǎng)格連接，以便縮短連線長度。

屏蔽主要是指弱電機房的電磁屏蔽和線纜的屏蔽，其目的是對電子設備進行防護，減少干擾。通過采取金屬管布線，封閉線槽等方式，線管和橋架兩端均可靠接地；機房內部線纜也采用金屬線槽布線，以防止相互間的干擾；電源線路與序號線路分開布設，并保持一定的安全距離。通過采取屏蔽措施，減弱雷擊建筑物時產(chǎn)生的電磁脈沖輻射、電磁感應等，保證建筑安全。

2.3 過電壓防護

根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》、《建筑物電子信息防雷設計規(guī)范》中有關防雷分區(qū)劃分和過電壓保護要求，電源采取三級防雷保護措施，分別在高壓變壓器后端到二次低壓設備的總配電箱內，加裝避雷器或浪涌保護器，作第一級保護；在配電線路分配箱、弱電機房配電箱等后續(xù)防護區(qū)交界處，加裝避雷器或浪涌保護器，作第二級保護；在特殊重要電子信息設備或UPS的電源端口，加裝避雷器或浪涌保護器，作第三級保護。信號系統(tǒng)的防雷包括由室外引至建筑物內部的通信線路。網(wǎng)絡通信設備的接口芯片抗過電壓沖擊能力很差，需針對不同的設備選用相應的數(shù)據(jù)通信信號避雷器，作為防感應雷電波的保護措施。根據(jù)雷電過電壓幅值和設備端口耐沖擊電壓額定值，可設單級浪涌保護器，也可設置能量配合的多級浪涌保護器。

3 結束論

綜上所述，在智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷設計是一項系統(tǒng)工程，系統(tǒng)結構愈合理，相互之間的作用就愈協(xié)調，從而使整個系統(tǒng)在總體上達到最佳的運行狀態(tài)。結合建筑物實際情況，設計出符合建筑自身特點的防雷系統(tǒng)，從保證雷電下泄、阻止雷電入侵，降低電磁感應等方面考慮，綜合外部防雷、內部防護兩方面構建一個有效的防雷網(wǎng)絡，切實提高弱電系統(tǒng)的防雷性能。

[1] 李桂川，郝玉濤.淺談智能建筑弱電系統(tǒng)的防雷設計[J].電子技術與軟件工程，2015，（05）：132-133.