高層建筑電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)探討

黃召偉 勾院杰

摘 要：20世紀80年代以來，隨著大量微電子設(shè)備在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是高層建筑實現(xiàn)智能化功能，采用了大量的微電子設(shè)備和技術(shù)。雖然傳統(tǒng)防雷措施可以有效防止直擊雷和削弱電壓波的強度，減小雷擊的破壞程度，但這些措施并不能完全消除電網(wǎng)中由雷電而引起的暫態(tài)過電壓。為了確保高層建筑物內(nèi)微電子設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，建筑物內(nèi)微電子設(shè)備的安全保護問題已顯得日益突出。因此，對于高層智能建筑物，必須采取綜合防雷措施，提高電子信息系統(tǒng)的安全性。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電子信息系統(tǒng);防雷措施

1 雷電對電子信息系統(tǒng)的危害

雷電產(chǎn)生的高電流是引發(fā)嚴重電力故障的根本。因此，雷電的產(chǎn)生會對相應(yīng)的電力設(shè)備及電子信息系統(tǒng)造成嚴重影響，輕則影響電子信息系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，重則會使整個系統(tǒng)癱瘓，甚至威脅到人們的生命安全。雷電危害主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）直擊雷。直接雷是帶電的云層對大地進行猛烈放電的現(xiàn)象。在直擊雷產(chǎn)生的一瞬間，會導致通電的物體電流產(chǎn)生故障。在此過程中，如若直擊雷周邊有電子信息系統(tǒng)，則會直接導致電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其危害不容小覷。

2）地電位反擊。地電位反擊是指在閃電擊中電子信息系統(tǒng)周邊的設(shè)施或建筑物時，會將其電流線路破壞，使得其無線通訊設(shè)備，含網(wǎng)絡(luò)的電子設(shè)備等在電流沖擊下發(fā)生短路，輕則破壞電子信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重則短路引發(fā)小型爆炸，甚至引發(fā)火災(zāi)，對人們的生命安全造成威脅。

3）雷電波入侵。雷電對于電子信息設(shè)備并不是直接進行損壞，而是在其產(chǎn)生的瞬間，將電導入周邊電子設(shè)備的連接點。使得電流沿著導線擴散，從而產(chǎn)生電壓過強等現(xiàn)象。電流傳播速度極快，因此，往往在雷擊過程中以及對電子設(shè)備造成破壞，無法采取措施等現(xiàn)象。

2 高層建筑電子信息系統(tǒng)防雷綜合措施

2.1 建筑物基礎(chǔ)防雷措施

電子信息系統(tǒng)最基本的防雷措施是防雷，最重要的是防閃電電涌侵入。對建筑物外圍的防雷工作，應(yīng)做到的基礎(chǔ)防雷措施有安裝接閃桿，包括接閃網(wǎng)格和接閃帶等，通過引下線、接地裝置和接閃器裝置的分布，將雷電的電流疏散開?；镜某绦驗橥ㄟ^接閃器接閃，通過引下線分流，通過接地裝置把雷電進行散流。當上述工序完成后，雷電的直接電流就會被引入地下，由此對電子信息系統(tǒng)起到基礎(chǔ)保護的目的。當然，雷電所含的電流十分危險，當電被分散，從而流向地面時，也可能會導致電磁干擾和電位反擊的情況產(chǎn)生，電磁干擾和電位反擊也會對電子信息設(shè)備帶來損害。因此，單一的做好建筑物外圍的防雷措施是遠遠不夠的。建筑內(nèi)部的防雷措施的建設(shè)也是非常重要的。

2.2 內(nèi)部防雷設(shè)施建設(shè)措施

1）等電位連接。相等電位，故名思議，是指在建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各個角落都形成相等的電位，通過良好的導電性將所有的導體連接在一起，最后與接地系統(tǒng)連接起來。需注意，最好是在最近的距離內(nèi)進行連接。其中含有的帶電系統(tǒng)通過電涌保護器連接在一起，而非帶電導體與導線進行連接。這些措施能夠使系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生電流差傷害度減到最小，在遭遇雷電時，能夠?qū)⒗纂娧杆俚膶氪蟮?，使其迅速分散開，不會對電子信息系統(tǒng)產(chǎn)生損害。在條件充裕的情況下，可將建筑物內(nèi)的各個金屬物進行連接，使其成為統(tǒng)一的導電系統(tǒng)，這樣建筑物內(nèi)部的電位差就會減到最低，在保證了建筑物的同時，也對建筑物內(nèi)部的人員起到了保護作用，不會產(chǎn)生跨步電壓和接觸電壓的情況。電子信息系統(tǒng)相等電位的網(wǎng)型可采取M型、S型或MS結(jié)合型，其系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)其機房面積的大小和系統(tǒng)設(shè)備的多少及其電子信息系統(tǒng)的使用程度等條件開進行綜合考量。

2）屏蔽的實施。建設(shè)屏蔽的益處是在遭遇雷電襲擊時保護電子信息系統(tǒng)不受雷電中含有的電磁脈沖的影響。屏蔽的目的：限制某一區(qū)域內(nèi)部的電磁能量向外傳播;降低和防止外界電磁波輻射向被保護的空間范圍內(nèi)擴散和傳播。建筑物內(nèi)部電子信息系統(tǒng)的建設(shè)耐壓水平較低，在遭遇雷電襲擊時，外部建設(shè)的防雷設(shè)施在很大程度上會受到電磁脈沖的影響，且若是雷電襲擊出現(xiàn)在建筑物附近區(qū)域時，其產(chǎn)生的電磁波也會對建筑內(nèi)的電子信息設(shè)備產(chǎn)生影響。

在建設(shè)鋼筋混凝土的建筑時，應(yīng)依據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自身特點，利用其中的鋼筋（建筑物內(nèi)的梁和柱內(nèi)的鋼筋，墻面、頂板和內(nèi)置地板等），使他們形成一個整體的六面體結(jié)構(gòu)的框架，也可達到屏蔽的效果。電子系統(tǒng)本身對屏蔽的要求相對嚴格，當建筑本身的六面體結(jié)構(gòu)框架不能達到需求的密度時，就要利用建筑物內(nèi)的金屬物建立屏蔽網(wǎng)。做好相應(yīng)的屏蔽措施：能夠有效的防雷電和對電子信息設(shè)備的損害和干擾;還能對建筑的整體進行保護，還可有效的預防雷電側(cè)擊建筑或繞擊雷的侵襲和干擾。雷電一般會沿著線路的方向進入高電位，從而引發(fā)事故，其在雷電傷害事故中的比重非常高，雷電對人體和設(shè)備的損害是非常嚴重的，因此，對雷電的防范措施一定要做到位，不可有疏漏，否則造成的后果將十分嚴重。

建筑物的電纜線進行編排時需選用絕緣電纜線，且在雷電防護區(qū)和屏蔽的交界處的等電位進行連接并及時接地。如果條件不允許，要選用非屏蔽電纜線時，則電纜線需敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，然后埋入地下。在金屬管進行電氣導通后，在雷電防護區(qū)的密集點做等位連線并進行接地處理。

3）布線合理的條件。由于電子信息系統(tǒng)的日常運行與信號線路，電源線路和其他管線是不可分割的。在防雷裝置接閃時其線管最好不要受到影響，所以再設(shè)置時就要充分考慮高防雷設(shè)施和管線的分布關(guān)系。管線合理的分布才能夠在遭遇雷電襲擊時獲得最佳防護效果。這些線管的分布要設(shè)置在金屬管內(nèi)，這對屏蔽效果的幫助作用是非常大的，這些管線的主干線的垂直部分主要應(yīng)分布在建筑物的核心部位，盡量避免設(shè)置在離引下線的部分，在允許的條件下盡量縮小被干擾的范圍。在面對管線相對較長的情況或需在橋架上鋪設(shè)較長的管線時，需做到兩端接地。電子信息設(shè)備的纜線在分布時要與配電室、電梯機、變電室和空調(diào)機房要在一定距離以上，以防干擾電子設(shè)備的正常運行，電子信息系統(tǒng)信號線分布時需注意要與自身形成的感覺環(huán)路面積之間的聯(lián)系保持在最小的狀態(tài)。

4）SPD安裝的條件。雷電對電子設(shè)備的破壞主要是通過電子信息設(shè)備的電源線進行侵入，從而導致電子設(shè)備的損壞。所以，對電子信息設(shè)備電源線的保護更加重要。對電源線的保護應(yīng)該根據(jù)電子設(shè)備的具體運行情況而定。Surge Protective Device電涌保護器能起到很好的保護作用，入口處的電涌保護器具有的通流量很大，對末及的電源保護器對電壓的耐受能力必須低于電子信息設(shè)備對浪涌電壓的耐受能力。電源SPD進行連接的導線應(yīng)該保持平直的形態(tài)。導線的長度以不超過0.5m為宜，這樣才能更好的降低陰線上的電壓，在一定程度上提高SPD的保護性能。除了電源線路外，天饋線路和信號線路也要按照電子信息設(shè)備的實際情況，在其最適合的部位進行安裝，電壓駐波比和電涌保護器插入損耗較小也要進行實時的安裝和調(diào)試。

5）接地系統(tǒng)。防雷裝置和距離較近方位內(nèi)的金屬物會發(fā)生高電位反擊，為避免該問題，減少電位差，需在建筑物內(nèi)存有的金屬物做好等電位連接。建筑物的各種接地設(shè)施（安全保護接地、防雷接地等、直流工作接地、交流工作接地等）最好采用同一種接地裝置，接地的電阻需按照設(shè)備要求數(shù)據(jù)中的最小值為準。使用共同接地系統(tǒng)的目是為了更好的均衡電壓，保證電子設(shè)備系統(tǒng)的正常運行。

3 結(jié)束語

綜上所述，雷電是自然界中極為壯觀和重要的大氣現(xiàn)象，伴隨有聲、光、電等多種的物理現(xiàn)象，它能給人類生活和生產(chǎn)活動帶來很大影響。近年來，由于高層建筑的不斷興建和電子信息技術(shù)的日益普及應(yīng)用，各種先進的電子信息設(shè)備正廣泛地應(yīng)用于各類現(xiàn)代建筑中。這些電子信息設(shè)備存在著絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點，因此它們極易遭受雷電過電壓及其他操作過電壓、電涌的損害。為此，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理采取防雷措施，提高防雷效果。

參考文獻

[1]胡惠娟.有關(guān)電子信息設(shè)備防雷保護措施的探討[J].電子元器件與信息技術(shù)，2018（11）.