高層建筑電子信息系統防雷技術探討

黃召偉 勾院杰

摘 要：20世紀80年代以來，隨著大量微電子設備在建筑領域的廣泛應用，特別是高層建筑實現智能化功能，采用了大量的微電子設備和技術。雖然傳統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中由雷電而引起的暫態過電壓。為了確保高層建筑物內微電子設備的正常運轉，建筑物內微電子設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，提高電子信息系統的安全性。

關鍵詞：高層建筑;電子信息系統;防雷措施

1 雷電對電子信息系統的危害

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

1）直擊雷。直接雷是帶電的云層對大地進行猛烈放電的現象。在直擊雷產生的一瞬間，會導致通電的物體電流產生故障。在此過程中，如若直擊雷周邊有電子信息系統，則會直接導致電子系統出現故障，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周邊的設施或建筑物時，會將其電流線路破壞，使得其無線通訊設備，含網絡的電子設備等在電流沖擊下發生短路，輕則破壞電子信息系統結構，重則短路引發小型爆炸，甚至引發火災，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備并不是直接進行損壞，而是在其產生的瞬間，將電導入周邊電子設備的連接點。使得電流沿著導線擴散，從而產生電壓過強等現象。電流傳播速度極快，因此，往往在雷擊過程中以及對電子設備造成破壞，無法采取措施等現象。

2 高層建筑電子信息系統防雷綜合措施

2.1 建筑物基礎防雷措施

電子信息系統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，應做到的基礎防雷措施有安裝接閃桿，包括接閃網格和接閃帶等，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。基本的程序為通過接閃器接閃，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起到基礎保護的目的。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生，電磁干擾和電位反擊也會對電子信息設備帶來損害。因此，單一的做好建筑物外圍的防雷措施是遠遠不夠的。建筑內部的防雷措施的建設也是非常重要的。

2.2 內部防雷設施建設措施

1）等電位連接。相等電位，故名思議，是指在建筑物內部結構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，最后與接地系統連接起來。需注意，最好是在最近的距離內進行連接。其中含有的帶電系統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內部產生電流差傷害度減到最小，在遭遇雷電時，能夠將雷電迅速的導入大地，使其迅速分散開，不會對電子信息系統產生損害。在條件充裕的情況下，可將建筑物內的各個金屬物進行連接，使其成為統一的導電系統，這樣建筑物內部的電位差就會減到最低，在保證了建筑物的同時，也對建筑物內部的人員起到了保護作用，不會產生跨步電壓和接觸電壓的情況。電子信息系統相等電位的網型可采取M型、S型或MS結合型，其系統的選擇應根據其機房面積的大小和系統設備的多少及其電子信息系統的使用程度等條件開進行綜合考量。

2）屏蔽的實施。建設屏蔽的益處是在遭遇雷電襲擊時保護電子信息系統不受雷電中含有的電磁脈沖的影響。屏蔽的目的：限制某一區域內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擴散和傳播。建筑物內部電子信息系統的建設耐壓水平較低，在遭遇雷電襲擊時，外部建設的防雷設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在建筑物附近區域時，其產生的電磁波也會對建筑內的電子信息設備產生影響。

在建設鋼筋混凝土的建筑時，應依據鋼筋混凝土結構的自身特點，利用其中的鋼筋（建筑物內的梁和柱內的鋼筋，墻面、頂板和內置地板等），使他們形成一個整體的六面體結構的框架，也可達到屏蔽的效果。電子系統本身對屏蔽的要求相對嚴格，當建筑本身的六面體結構框架不能達到需求的密度時，就要利用建筑物內的金屬物建立屏蔽網。做好相應的屏蔽措施：能夠有效的防雷電和對電子信息設備的損害和干擾;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，從而引發事故，其在雷電傷害事故中的比重非常高，雷電對人體和設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，則電纜線需敷設在金屬管道內，然后埋入地下。在金屬管進行電氣導通后，在雷電防護區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，所以再設置時就要充分考慮高防雷設施和管線的分布關系。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置在金屬管內，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分布在建筑物的核心部位，盡量避免設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較長的管線時，需做到兩端接地。電子信息設備的纜線在分布時要與配電室、電梯機、變電室和空調機房要在一定距離以上，以防干擾電子設備的正常運行，電子信息系統信號線分布時需注意要與自身形成的感覺環路面積之間的聯系保持在最小的狀態。

4）SPD安裝的條件。雷電對電子設備的破壞主要是通過電子信息設備的電源線進行侵入，從而導致電子設備的損壞。所以，對電子信息設備電源線的保護更加重要。對電源線的保護應該根據電子設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備對浪涌電壓的耐受能力。電源SPD進行連接的導線應該保持平直的形態。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試。

5）接地系統。防雷裝置和距離較近方位內的金屬物會發生高電位反擊，為避免該問題，減少電位差，需在建筑物內存有的金屬物做好等電位連接。建筑物的各種接地設施（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備要求數據中的最小值為準。使用共同接地系統的目是為了更好的均衡電壓，保證電子設備系統的正常運行。

3 結束語

綜上所述，雷電是自然界中極為壯觀和重要的大氣現象，伴隨有聲、光、電等多種的物理現象，它能給人類生活和生產活動帶來很大影響。近年來，由于高層建筑的不斷興建和電子信息技術的日益普及應用，各種先進的電子信息設備正廣泛地應用于各類現代建筑中。這些電子信息設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，應根據實際情況，合理采取防雷措施，提高防雷效果。

參考文獻

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