建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計與研究

1.龐學方 2.馮世偉

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隨著城市建筑建設的快速發展，建筑的防雷安全性受到人們的極大關注，雷擊對建筑電氣的損害較大，雷擊過程中會產生高強度的電流和電壓沖擊波，導致建筑電氣受到電效應、熱效應及機械力的巨大作用而導致電力損壞，對電力設備、建筑設施以及電氣電網線路產生巨大沖擊。在雷雨環境下，為確保建筑電氣安全，需要進行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統，設計系統科學的建筑電氣防雷設施設備，通過防雷接地技術避免建筑電氣受到雷電沖擊，保障建筑電氣設施設備的安全，研究建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計技術，在高層建筑設計和建筑電氣施工設計中具有重要意義。

一、建筑防雷接地系統設計的重要性

（一）雷電是大氣中自然放電現象，在一定程度上給人們的生活帶來種種威脅。在電氣工程項目開工前，要合理安排人員，合理把控時間，從而提高工作效率。我們在開展項目時，技術人員要熟悉電氣設計圖紙，按照規定不能逾越預期時間，在這種情況下，我們要把控好電氣工程進度，電氣安裝技術人員應首先并會同土建設計技術人員共同查對土建設計圖與電氣設計圖，要對電氣工程進度進行研究、討論、設計，不可進度太快，導致電氣設計不過關。我們要按照可行性計劃，在了解的基礎上，做好計劃，確定準確配合時間，合理化地進行配置人力、物力、機械設備，以防遺漏和發生差錯，嚴格檢查設計質量，不斷跟進設計進度，做好必要的防腐處理，保證電氣工程順利設計。

（二）目前，越來越多的人重視電氣工程，從而對電氣工程自動化技術的研究也越來越深入，我們都知道，電氣工程自動化技術的研制成功，對整個電力系統的安全生產起著重要的作用，有著深遠的重要意義。因為電氣工程自動化技術的信息化程度高，為電力系統的后期維護提供有效手段，它比原始的電力技術更加優質，不僅在很大程度上，提高工作人員的工作效率，還能有效的對電力系統進行監督，保證電力系統能夠穩定運行。在解決電力系統運行中存在的一些故障問題，能夠及時解決給人們的帶來的極大困擾，大大加強電力系統的安全性能。

二、系統硬件設計與實現

（一）系統的開發環境描述

在上述進行了系統的總體設計描述和防雷接地電流信號傳輸模型構建的基礎上，進行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計優化，本文提出一種基于等電位聯結和防雷設計導線控制的建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計方法。設計的建筑電氣工程智能型防雷接地系統包括I/O控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉換模塊以及中斷模塊等。采用避雷引下線進行防雷接地的電壓傳導系統設計，室內接地干線用多組接地體進行電流輸出控制，建筑電氣工程智能型防雷接地系統的硬件模塊設計建立在嵌入式ARM和智能信息處理DSP基礎上，采用低電復位和高壓控制方法進行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統的輸出轉換控制，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，采用中斷復位和掉電復位結合的方法，進行防雷接地的電流衰減控制和地線輸出的抗干擾設計，采用金屬裝置、外來的導體物等作為主干線，與房屋結構內防雷導體相連，由此得到本文設計的建筑電氣工程智能型防雷接地系統的實現原理。

（二）系統的模塊化設計與實現

根據上述設計原理，進行建筑電氣工程智能型防雷接地系統的硬件模塊化設計開發，采用等電位聯結方法控制防雷接地系統的電氣線路，設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、輸出轉換模塊以及中斷模塊，對各個模塊設計描述如下:

1.I/O控制模塊。I/O控制模塊是實現建筑電氣工程智能型防雷接地系統的輸出轉換控制和交流放大功能，假設智能型防雷接地系統的放大倍數為50000倍，使用雙運放器件實現建筑電氣工程智能型防雷接地系統的輸出數模轉換控制，防雷接地系統的通頻帶設定為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，由此得到I/O控制模塊的硬件配置。

2.電流衰減模塊。電流衰減采用獨立避雷針進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包括接地極、戶外接地母線、戶內接地母線等進行電流衰減控制，采用圓鋼接地極和扁鋼接地極進行電流衰減模塊的接地安裝設計，為了降低防雷接地系統的接地電阻，接地體頂面埋設深度不應小于0.6m，垂直接地體的間距不應小于其長度的3至5倍，根據上述設計要求，得到防雷接地系統的電流衰減模塊。

3.輸出轉換模塊和中斷模塊。輸出轉換模塊和中斷模塊實現對防雷接地的輸出轉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智能電氣工程的防雷接地系統的輸出電流檢波，輸出電壓Vo，對應于二極管D1的導通狀態，輸出電壓VA由零變D2的導通電壓VD2期間，接地線D1不導通，這時VA與Vi之比等于開環放大倍數。根據上述設計，采用等電位聯結方法控制防雷接地系統的電氣線路，有效避免雷電災害對建筑電氣工程的危害，設計防雷設計導線控制模型進行接地系統的選頻和自動增益處理，實現輸出轉換模塊和中斷模塊硬件配置。

結語

根據建筑物的金屬構架進行建筑電氣工程的防雷接地節點的優化部署，接地干線沿建筑物墻壁水平敷設，采用避雷引下線進行防雷接地的電壓傳導系統設計，室內接地干線用多組接地體進行電流輸出控制，采用等電位聯結方法控制防雷接地系統的電氣線路，有效避免雷電災害對建筑電氣工程的危害，實現防雷接地系統的優化設計，進行建筑電氣工程智能型防雷接地系統的硬件模塊化設計開發，對IO控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉換模塊以及中斷模塊進行詳細硬件設計描述。研究得知，本文設計的防雷接地系統對雷擊電流的衰減特性較好，提高防雷效果。