建筑物防雷擊電磁脈沖設(shè)計(jì)存在的問題探析

摘要：本文首先對(duì)建筑物防雷擊電磁脈沖設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了簡要描述，然后從電源防雷、防護(hù)信息系統(tǒng)、等電位的連接幾個(gè)方面提出了一些具體的看法、相應(yīng)的規(guī)范和要求，并提出了該采取怎樣的措施對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。

關(guān)鍵詞：電磁脈沖；建筑物；雷擊

一．概述

近年來，不管是智能住宅還是智能大廈，這些建筑物當(dāng)中都不可避免的包含很多的信息系統(tǒng)和電子裝置，比如：計(jì)算機(jī)、電視、電話等等。在日常生活中，普通居民的房屋中也有很多電子產(chǎn)品存在。這就要求建筑物的防雷設(shè)計(jì)要有新的突破和研究內(nèi)容，就目前來看，還有很多問題存在于建筑物防雷設(shè)計(jì)當(dāng)中，大多數(shù)建筑物僅僅設(shè)計(jì)了防直擊雷，而很少有或者沒有對(duì)防雷擊電磁脈沖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二．電源防雷

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，大多數(shù)（大概百分之八十左右）的雷擊災(zāi)害均發(fā)生的原因都是雷擊電磁脈沖，其英文縮寫為LEMp，其中約為70％的又是因?yàn)殡娫淳€路而造成。由此看來，減少雷擊電磁脈沖的措施即是有效的電源防雷措施。《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)電源防雷做了相應(yīng)的規(guī)定，該規(guī)范GB 50057-94，2000版，下面簡稱為GB50057-94。對(duì)于那些低壓電源的電纜全長埋入建筑物當(dāng)中的，應(yīng)將護(hù)套鋼管與金屬屏蔽層進(jìn)行接地處理，應(yīng)對(duì)第一類和第二類的防雷建筑物安裝電壓保護(hù)器。對(duì)于架空低壓線而言，它的轉(zhuǎn)換埋地電纜的轉(zhuǎn)換處應(yīng)該裝上電壓保護(hù)器，其埋地電纜長度應(yīng)該大于 ，對(duì)于第一類和第二類的防雷建筑物，它們的長度應(yīng)大于15米，對(duì)于架空低壓線，安裝電壓保護(hù)器應(yīng)該在入戶的地方。而對(duì)于那些信息系統(tǒng)，安裝電壓保護(hù)器要在各防雷區(qū)的交界處，還要對(duì)其分別安裝，除此之外還應(yīng)選擇相應(yīng)的雷電通流量。電源防雷的詳細(xì)規(guī)定應(yīng)有專業(yè)的相應(yīng)規(guī)范。很多設(shè)計(jì)人員的觀點(diǎn)是：僅僅將電源埋地即可，不用再對(duì)SPD進(jìn)行安裝。其實(shí)這種想法是錯(cuò)誤的。在規(guī)范中，將“宜”的解釋為：意義是允許在可選擇的范圍內(nèi)，在條件允許的情況下，應(yīng)該先這樣做。為了將遠(yuǎn)處雷擊導(dǎo)致的雷電波侵入與雷擊電磁脈沖輻射進(jìn)行屏蔽，采取將屏蔽電纜全長進(jìn)行埋地的做法，屏蔽效果良好，這樣也能對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。但是，埋地電纜有殘存雷電過電壓，這對(duì)于信息系統(tǒng)及其電子設(shè)備是極其危險(xiǎn)的。而且，它對(duì)于那些由近處的雷擊而引起地的雷電感應(yīng)及其電位是沒有反擊能力的。由最近幾年的調(diào)查結(jié)果顯示可以看出，低壓電纜完全是全長都埋進(jìn)地中然后再進(jìn)至建筑物，這導(dǎo)致了雷擊事故的發(fā)生。但是，雷電過電壓可從電源的線路進(jìn)至雷擊附近的幾百米范圍內(nèi)，這是非常危險(xiǎn)的，有可能會(huì)損壞電子設(shè)備，甚至有可能擊毀電源的開關(guān)。所以不能為了減少經(jīng)費(fèi)的支出，不對(duì)屏蔽電纜進(jìn)行有效的使用，更不能僅僅在入戶段使用保護(hù)鋼管，其長度也要有保證，不能僅有1米到2米，甚至幾十厘米，根本無法起到屏蔽的作用。為使雷災(zāi)的損失降到最低，在電源的總配電處，對(duì)于普通的建筑物，最少要保證安裝一級(jí)電壓保護(hù)器，而智能建筑則要依據(jù)要求安裝多級(jí)電壓保護(hù)器。

三、防護(hù)信息

系統(tǒng)現(xiàn)代的一些建筑，即便是很普通的住宅，也會(huì)有很多的信息系統(tǒng)，比如：有線電視、消防報(bào)警和控制系統(tǒng)、門禁對(duì)講系統(tǒng)等，對(duì)于綜合性的辦公大樓、智能大廈而言，其信息系統(tǒng)就更多了。每次雷擊時(shí)，很多信息系統(tǒng)的設(shè)備都會(huì)遭到嚴(yán)重的損壞。為了對(duì)信息系統(tǒng)防雷問題進(jìn)行有效的解決，在2000年的修訂條文當(dāng)中，增加了相關(guān)的雷擊電磁脈沖的防護(hù)內(nèi)容。GB 50057-94中規(guī)定，為了使電磁干擾得到有效的減少，可以采取的措施有對(duì)房間進(jìn)行屏蔽、對(duì)建筑物進(jìn)行屏蔽和對(duì)路線進(jìn)行屏蔽。對(duì)于屏蔽層的最低要求，兩端是務(wù)必接地的。對(duì)于那些穿過防雷區(qū)的界面物體，比如：所有導(dǎo)電物、通信線等等，都要在界面處對(duì)其進(jìn)行等電位連接，還要對(duì)通過等電位的連接接線夾及其SPD的雷電流進(jìn)行合理的估算。對(duì)于信息系統(tǒng)的防雷，相關(guān)的一些專業(yè)規(guī)范也有明確規(guī)定。在“有線電視系統(tǒng)工程的技術(shù)規(guī)范”、“計(jì)算站場地安全要求”、“通信局雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范”均有十分專業(yè)的規(guī)定。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的防雷時(shí)，要有合適的措施和方法來防止直擊雷、雷電的侵入波、感應(yīng)雷等雷電干擾，天饋線是要進(jìn)入前端的，應(yīng)對(duì)其安裝相應(yīng)的避雷器。架空電纜要安裝避雷器，其線路中的金屬管道、架空電纜的吊線兩端都應(yīng)該進(jìn)行接地處理，進(jìn)入建筑物時(shí)，電纜線的屏蔽層是要接地的，還要設(shè)避雷針。浪涌電壓吸收裝置要在雷擊頻繁的區(qū)域裝設(shè)很有必要。對(duì)于閉路應(yīng)用電視，架空電纜在進(jìn)入監(jiān)控室時(shí)，其入室端、曠野、比其他建筑物高的攝像機(jī)電縫端，均應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置以達(dá)到避雷的目的。對(duì)于公用建筑而言，其計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)也要設(shè)置防雷裝置，比如由室外進(jìn)戶的信號(hào)電纜。通信局的防雷系統(tǒng)，對(duì)電源線、天饋線、遙控系統(tǒng)等等都做了詳細(xì)規(guī)定。對(duì)電力電纜和綜合布線電纜的間距做了相關(guān)規(guī)定：電磁的干擾場強(qiáng)比三V/m大時(shí)，就應(yīng)該進(jìn)行屏蔽措施的防護(hù)，同時(shí)要保持良好的接地狀態(tài)， 在電纜由建筑物的外進(jìn)至其內(nèi)時(shí)，要采取過流、過壓的措施進(jìn)行合理的保護(hù)。就目前的情況來看，很多建筑物的防雷設(shè)計(jì)根本沒有考慮該怎樣有效的防護(hù)信息系統(tǒng)，這種防護(hù)不僅僅是專業(yè)部門應(yīng)做的。對(duì)于信息系統(tǒng)的防護(hù)，要采取相應(yīng)合理的綜合防護(hù)措施，比如建筑物的屏蔽、合理布線、線路屏蔽、在合適位置對(duì)SPD進(jìn)行等電位連接的安裝。這樣可以使LEMP的危害減少。在進(jìn)行建筑物的防雷設(shè)計(jì)時(shí)，要全面細(xì)致的綜合考慮該如何合理布線、屏蔽、預(yù)留等電位連接扳的措施。在對(duì)土建進(jìn)行施工的同時(shí)，安裝要同步進(jìn)行，安裝設(shè)備、裝修建筑物及其機(jī)房的時(shí)候，要對(duì)SPD的合理選擇與安裝進(jìn)行慎重的選擇，還要考慮等電位的連接是否符合要求。綜上所述，信息系統(tǒng)綜合的防雷系統(tǒng)就相對(duì)較完善了，以后再進(jìn)行來改造也能是投資節(jié)約、效率提高。四、等電位的連接等電位連接指的是為了減少雷電流所引起電位差而采取的重要措施。2000年的修訂條文明確規(guī)定并指出：對(duì)于防雷區(qū)域的交界處、防雷區(qū)的內(nèi)部而言，要對(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。等電位連接方式有三種， S型的星形連接或者M(jìn)型的網(wǎng)形連接，也可以采用兩者的組合進(jìn)行連接，要選擇合適的位置，對(duì)等電位的連接板進(jìn)行預(yù)留，還要注意的是SPD兩端引線應(yīng)盡量短一些。很多建筑物只是考慮接地的這一點(diǎn)做法，所以僅有總等電位的連接。沒有依據(jù)LEMP的需要進(jìn)行合理的局部等電位連接。信息系統(tǒng)等電位的連接采用何種方式應(yīng)根信息系統(tǒng)工作方式、分布形式、面積等進(jìn)行綜合的考慮和分析，不僅要考慮總的等電位連接還要對(duì)局部的等電位連接進(jìn)行考慮。接地線要保證盡可能短與直。在基礎(chǔ)接地體中，只引出一總的接地端子，避免使LEMP防護(hù)有困難。M型的網(wǎng)形或組臺(tái)連接適用于那些高頻的系統(tǒng)、分散系統(tǒng)、高層建筑、大型系統(tǒng)等等，要充分利用建筑物內(nèi)部的柱主筋或者均壓環(huán)，在信息系統(tǒng)機(jī)房中，估計(jì)比較合適的位置，將等電位的連接板進(jìn)行預(yù)埋，以便對(duì)防LEMP的設(shè)施進(jìn)行合理的安裝。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[2]YD/T 5098-2001通信局(站)雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[3]GB/T 50311—2000建筑及建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[4]JGJ/T 16—92民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[s].

[5]199D501-1利用建筑物防雷設(shè)施安裝[s].

[6]03D501-3利用建筑物金屬體防雷及接地裝置安裝[s].

[7]北京華云克雷雷電防護(hù)工程技術(shù)有限責(zé)任公司等.防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編(2011版).[s]