建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計與研究

1 呂書星 2 萬洋

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引言

隨著城市建筑建設(shè)的快速發(fā)展，建筑的防雷安全性受到人們的極大關(guān)注，雷擊對建筑電氣的損害較大，雷擊過程中會產(chǎn)生高強(qiáng)度的電流和電壓沖擊波，導(dǎo)致建筑電氣受到電效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械力的巨大作用而導(dǎo)致電力損壞，對電力設(shè)備、建筑設(shè)施以及電氣電網(wǎng)線路產(chǎn)生巨大沖擊。在雷雨環(huán)境下，為確保建筑電氣安全，需要進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)科學(xué)的建筑電氣防雷設(shè)施設(shè)備，通過防雷接地技術(shù)避免建筑電氣受到雷電沖擊，保障建筑電氣設(shè)施設(shè)備的安全，研究建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，在高層建筑設(shè)計和建筑電氣施工設(shè)計中具有重要意義。

一、防需接地施工的相關(guān)內(nèi)容分析

（一）原理與關(guān)鍵性

在建筑電氣防雷接地施工過程當(dāng)中，接地裝置是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，接地裝置作為主要的功能就是在雷電天氣狀況下將巨大的電流引入地下，從而對建筑電氣形成保護(hù)，以免其受到破壞或影響。

（二）防雷設(shè)備的主要構(gòu)造成分

一般情況下，在建筑電氣的防雷裝置當(dāng)中，其主要是由三個部分共同組成的，包括接地引線、接收雷電裝置以及接地設(shè)備。其中，接地引線是由金屬材料所制成，對接地裝置與雷電接收裝置進(jìn)行連接，接收雷電裝置是由金屬材料所制成的雷電接收桿來充當(dāng)?shù)模拥卦O(shè)備，主要的責(zé)任是將電流導(dǎo)入到地下位置，對建筑電氣的安全提供重要保證。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境描述

在上述進(jìn)行了系統(tǒng)的總體設(shè)計描述和防雷接地電流信號傳輸模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，本文提出一種基于等電位聯(lián)結(jié)和防雷設(shè)計導(dǎo)線控制的建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計方法。設(shè)計的建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)包括I/O控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊等。采用避雷引下線進(jìn)行防雷接地的電壓傳導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計，室內(nèi)接地干線用多組接地體進(jìn)行電流輸出控制，建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計建立在嵌入式ARM和智能信息處理DSP基礎(chǔ)上，采用低電復(fù)位和高壓控制方法進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換控制，采用ADI公司的ADM706芯片作為電氣工程中智能型防雷接地輸出的門限控制器，采用中斷復(fù)位和掉電復(fù)位結(jié)合的方法，進(jìn)行防雷接地的電流衰減控制和地線輸出的抗干擾設(shè)計，采用金屬裝置、外來的導(dǎo)體物等作為主干線，與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連。

（二）系統(tǒng)的模塊化設(shè)計與實現(xiàn)

根據(jù)上述設(shè)計原理，進(jìn)行建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊化設(shè)計開發(fā)，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，設(shè)計的建筑電氣工程智能型防雷接地硬件的硬件功能模塊主要有I/O控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊，對各個模塊設(shè)計描述如下：(1)I/O控制模塊。I/O控制模塊是實現(xiàn)建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換控制和交流放大功能，假設(shè)智能型防雷接地系統(tǒng)的放大倍數(shù)為50000倍，使用雙運(yùn)放器件實現(xiàn)建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換控制，防雷接地系統(tǒng)的通頻帶設(shè)定為100Hz，采用6種可編程的FIFO把檢波器輸出的交流信號，變換成直流信號。(2)電流衰減模塊。電流衰減采用獨(dú)立避雷針進(jìn)行雷擊電流的衰減控制功能，智能電氣工程的防雷接地系統(tǒng)包括接地極、戶外接地母線、戶內(nèi)接地母線等進(jìn)行電流衰減控制，采用圓鋼接地極和扁鋼接地極進(jìn)行電流衰減模塊的接地安裝設(shè)計，為了降低防雷接地系統(tǒng)的接地電阻，接地體頂面埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.6m，垂直接地體的間距不應(yīng)小于其長度的3至5倍。(3)輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊。輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊實現(xiàn)對防雷接地的輸出轉(zhuǎn)換控制和過載中斷控制功能，采用普通的二極管檢波電路實現(xiàn)智能電氣工程的防雷接地系統(tǒng)的輸出電流檢波，輸出電壓Vo，對應(yīng)于二極管D1的導(dǎo)通狀態(tài)，輸出電壓VA由零變D2的導(dǎo)通電壓VD2期間，接地線D1不導(dǎo)通，這時VA與Vi之比等于開環(huán)放大倍數(shù)。根據(jù)上述設(shè)計，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，有效避免雷電災(zāi)害對建筑電氣工程的危害，設(shè)計防雷設(shè)計導(dǎo)線控制模型進(jìn)行接地系統(tǒng)的選頻和自動增益處理，實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊硬件配置。

結(jié)語

設(shè)計系統(tǒng)科學(xué)的建筑電氣防雷設(shè)施設(shè)備，通過防雷接地技術(shù)避免建筑電氣受到雷電沖擊，保障建筑電氣設(shè)施設(shè)備的安全，本文提出一種基于等電位聯(lián)結(jié)和防雷設(shè)計導(dǎo)線控制的建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計方法。根據(jù)建筑物的金屬構(gòu)架進(jìn)行建筑電氣工程的防雷接地節(jié)點的優(yōu)化部署，接地干線沿建筑物墻壁水平敷設(shè)，采用避雷引下線進(jìn)行防雷接地的電壓傳導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計，室內(nèi)接地干線用多組接地體進(jìn)行電流輸出控制，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，有效避免雷電災(zāi)害對建筑電氣工程的危害，實現(xiàn)防雷接地系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)行建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊化設(shè)計開發(fā)，對IO控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊進(jìn)行詳細(xì)硬件設(shè)計描述。研究得知，本文設(shè)計的防雷接地系統(tǒng)對雷擊電流的衰減特性較好，提高防雷效果。