現代雷電防護技術在智能建筑工程中的應用

徐達軍

武漢雷光防雷有限公司

1 前言

隨著現代信息技術的飛速發展，計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術都被靈活運用于現代各個行業及領域的發展過程中，先進的電子信息系統也對智能建筑的進一步發展完善起著推動作用。據調查顯示，在智能建筑中所使用的一系列電子設備設施整體上工作電壓低，耐受能力較差，部分設備如果受到過瞬間過電壓，尤其是雷電襲擊會降低其安全性和穩定性，極容易受到破壞。與此同時，這類設備設施在進行防雷電工作時還有可能會受到電磁干擾，加之其本身整體較為靈敏，即便是遠處的打雷電波輻射，甚至其他建筑物傳來的電磁波，也會影響其穩定性。在這樣的背景下，必須對智能建筑工程中所使用的電子設備設施加強防護管理。

從一定意義上來講，智能建筑工程通常會在樓頂上安裝避雷針、避雷帶或是避雷網，通過共同接地的方式實現其防雷性能的發揮，但這樣的策略起到的作用很小，從表面上似乎具備了基礎性能，能夠對抗外界電磁波的干擾，但在實際運用過程中仍然存在較大的缺陷和不足。例如，如果距離某一高山大約500m處有一個通信機房，電纜采用架空的方式距離地面約為5m左右，其起落雷電流幅值大約為80kA，運用一定的方式方法我們可以計算出該電力線路瞬間電壓應當為25kV，感應電壓會通過電纜向電力線的兩端進行擴展，雖然雷電電流感應電壓會在線路中得到一定的減弱，但由于通信機房與落雷點的距離較小，此時的感應電壓不可忽視，會直接侵入到機房中造成通信設備設施的損壞，由此造成信號中斷。針對這一情況的現象，必須由專業技術人員進行深入分析，采用多元化的防護手段，切實規避雷擊現象對電子設備造成的不良影響。

2 智能建筑工程的雷電防護要求

智能建筑工程的類型不同，對雷電防護技術的需求也具有一定的差異化。例如，外部防雷裝飾主要是用于預防直接雷，而內部裝置則主要運用于對閃電電涌的預防。與此同時，如果在建筑工程開展過程中具備一定的重要設備設施或是設備設施所處的環境磁場電涌無法滿足雷電防護的具體需求，此時必須采用電磁脈沖的措施將電子設備及其系統進行保護，利用接地或是等電位連接的方式方法。

根據相關的實驗調查研究我們可以看出，智能建筑防雷技術可以分為內部防雷及外部防雷兩個主要模塊。具體而言，一方面，對于外部防雷而言我們可以將其按照一定的方式方法再次細化為接地裝置、影像線等，其主要用于直擊雷的預防；另一方面，內部防雷我們可以將其細化為合理布線、屏蔽、等電位連接等多元化的方式手段，從真正意義上實現雷電電磁效應的預防。在當前社會發展的背景下，建筑工程所進行的防雷設計必須充分立足于國家的規范制度及標準要求，不僅僅要滿足外部防雷的裝置需求，更應當立足于內部防雷，有效預防閃電電涌的入侵。換而言之，在具體的工程開展過程中，相關技術人員可以將內部防雷中的等電位與電子信息系統、金屬管線、金屬裝置進行有效地連接，使其符合工程間距的實際要求。

3 智能建筑工程中電子設備防雷的主要特征

從一定意義上來講，目前我國大多數行政辦公樓都采用了多元化的電子設備，例如，衛星接收系統、數據傳輸系統、網絡專線系統、監控系統等，設置了多元化的弱電集體。尤其是對于一些發達城市而言，其智能化工程的電源與接地標準均滿足了國家最高要求，采用先進的設備設施，提高了智能建筑的整體防雷效率及質量。眾所周知，強電、靜電都會在一定程度上導致電子設備或電壓輸入輸出信號線、交直流電源線接近系統，也是過電壓侵入電子系統的渠道及途徑。在這樣的背景下，相關技術人員必須采用多元化的防護策略和手段阻斷過電壓的入侵。

4 現代雷電防護技術在智能建筑工程中的有效運用

不同的智能建筑對于雷擊防護的需求各不相同。因此我們可以根據建筑類型使用性質及智能化子系統的集成以及雷擊可能造成的后果進行雷電防護的有效劃分。

4.1 天線系統

通常我們會將衛星天線設置在建筑物的頂部或是屋面上，將其與防雷接電裝置進行有效地連接。值得注意的是，在連接的過程中交互點不能低于兩處，如果天線超出了現有避雷針的防護范圍，那么則應當根據實際情況加裝獨立的避雷針，并與天線的避雷接地裝置進行連接，通過這樣的方式發揮出天線系統的防護功能及價值。與此同時，如果要將天線引入室內則必須加裝天饋SPD。

4.2 進出管線及電纜

在進行建筑工程的實施過程中，金屬管線電纜以及其他的引入線都應當在進出口的位置與防雷接地裝置進行有效地連接，通常我們會將這樣的裝置設計在總等電位連接排中。具體而言，首先，進出口所使用的電纜其金屬外皮必須與接地裝置有效連接，如果電纜采用的是架空的方式就應當在轉換處設置SDP。據調查顯示，架空線如果遭受雷擊，產生故障的概率大約為總故障的30%左右，即便是雷擊點距離電纜較遠仍然會存在部分的電流直接流入電纜。基于此，在進行電纜敷設的過程中，應當盡可能采用帶屏蔽層的線纜，或是采用鋼管穿過線纜進行敷設，這樣的方法必須確保鋼管的電氣聯通以此防止電磁干擾。金屬管的屏蔽作用以及雷電電流的極負效應都會在一定程度上保護傳輸電纜，使其不遭受破壞及干擾。

4.3 電源系統

根據對社會中雷電新換設備的案例分析我們可以看出，大約有70%以上的雷擊事故是由于供電線路侵入雷電所造成的。在這樣的背景下，相關技術人員必須加強對電源系統的整體防護，采用多元化的技術手段實現事故的有效規避。而電涌保護器對于電源系統的整體防護起著至關重要的作用，通常我們會將其設計在各個防雷區交界處，以此實現等電位的有效連接，充分發揮電涌保護器的價值作用，配合其他防雷策略措施共同開展。系統會根據自身的耐能量能力接收自身可承受的閃電威脅值，將其最大限度地減少，直到滿足實際需求。在具體的實施過程中，電涌保護器必須在LPZOA/LPZl的交界處引走大量的雷電流，將其導向地下，之后電涌保護器再對二者交界處的剩余威脅值通過一定的電磁場使之產生一定的感受效應。

眾所周知，不同的信息設備其耐受沖擊過電壓額定值也具有一定的差異性。在這樣的背景下，電涌保護就必須根據不同建筑物所使用的低壓信息設備的種類，科學合理的選擇，明確系統的重要性，根據建筑物的整體規模、電磁環境等多元化的因素，明確電涌防護的等級形式及方式方法。

針對智能建筑而言，為了確保其電子設備設施的安全性、可靠性，通常我們會在電源上設置三級保護。第一，在電源引入建筑內部連接進戶線的地方有效設計安裝重復接地系統，并運用大通量的三相避雷器實現一層防護；第二，基于動力室電源線總配電盤采用通量并聯式專用避雷器，實現二層防護；第三，各個配電柜的進線處設計并聯式電源避雷器，以此實現三層防護。值得注意的是，針對電源控制室的布線不能直接沿著墻體進行設計敷設。建筑物一旦遭到雷擊，有可能會導致墻內鋼筋產生強雷電流，在一瞬間磁場就會發生巨大變化，控制室的線路感應到高脈沖浪涌電擊會直接影響電子設備的正常運行，造成設備的損壞。另外，針對信號控制線、數據傳輸線而言，在連接前端或是進入控制室之前應當采用專業的接地設備，電阻不能超過4Ω，如果是綜合接地網則不能超過1Ω。

4.4 弱電系統

根據相關的實踐調查研究我們可以將智能建筑中的弱電劃分為以下兩個模塊：第一，符合國家相關標準要求的安全電壓等級及控制電壓電能，包括24V直流電源、應急照明、備用電源等;第二，載有一定信息元素的信息源，例如電話、計算機等。而在智能建筑中，弱電技術是極其重要的組成部分。

所謂智能弱電技術，通常以信息技術作為載體和主要內容，其應當是智能建筑發揮其作用，實現功能的主要途徑及方式手段。由此可見，針對弱電系統的雷電防護應當是一項系統性的工程，其涉及的專業知識眾多，包括氣象學、電力工程、電氣專業、建筑學等，不同學科之間相互交叉，凸顯出一定的綜合性，涵蓋了宏觀、微觀，內部、外部防雷技術，天線、地線，強電、弱電的每個環節及部分，都立足于自身的需求科學合理的設計優化，統籌考慮。具體而言，針對避雷針地線屏蔽過電壓容易入侵的一系列通道都應當采用科學合理的策略技術，進行有效地管理完善，例如，電源系統、信息傳遞系統、信號傳輸系統等，實現對信號設備的有效屏蔽，合理增加避雷裝置，從根本上減小雷電過電壓，從真正意義上實現全面防護、經濟高效。

4.5 傳輸網絡

不同電子設備的傳輸網絡路徑也是大不相同，因此在進行雷電防護的過程中可以充分根據電磁脈沖（LEMP）入侵電子設備的路徑進行有效地防護管理。具體而言，當發生雷電時，其電能直接作用于與電子設備相間的各種導線上，以此形成了大量的雷電波感應過電壓，其通過信號線、天線等直接入侵到電子設備中。如果作用于電子元器件會直接造成元器件的誤動作或是損壞;同時雷電也可以通過地電位反擊直接導致導線絕緣材料的損壞。在這樣的背景下，相關技術人員可以采取多元化的措施進行有效地防護。第一，針對智能建筑中的系統設備設施實現等電位連接；第二，采用穿金屬管的敷設方式對電纜信號傳輸線進行完善，實現對其的屏蔽，弱化感應效應;第三，對設備機房進行屏蔽;第四，根據進入雷電防護的實際需求裝備設置SPD，以此對過電壓值進行限制。

5 現代雷電防護技術在施工過程的注意事項

（1）根據上文我們可以看出，雷電防護系統在進行設置的過程中必須充分考慮不同管線的具體位置及其與防護系統之間的關系。建筑物內部的照明、動力、電話、電視線路必不可少，進行雷電裝置的設計時應當確保上述線路不會受到其影響，因此在具體的施工過程中可以將上述線路直接利用金屬管進行穿線，實現對雷電防護系統的屏蔽，可以采用鍍鋅鋼管，嚴格根據現狀及需求進行跨接，從真正意義上確保所有電氣管線直接聯通。

（2）動力、照明、電話、電視等線路的主干線應當設計在建筑物的中心，但整個過程應當盡可能避免靠近引下線主筋，在雷電發生時產生的感應效應會直接導致電子設備的損害，因此施工時設計人員必須統籌安排，綜合考慮，對弱電系統的管線走向進行完善，以此最大限度地縮小感應范圍。

（3）針對室外引入的電源線、電話線等，不僅僅要考慮其布線的隱蔽性、安全性，還應當在入戶處加裝避雷器、防雷器，以此實現過載保護。

（4）智能建筑工程中設計完善接地處理本質上是為了將雷電直接引入大地，依次實現對設備及人身安全的有效保護。通常而言，建筑物會設置地網電源地、信號地等基地，電子設備要求安全保護地、防雷保護地獨立運行，留出足夠的安全距離規避電位反擊事故的發生。由此可見，不同接地系統之間必須根據實際情況，科學合理地進行距離的選擇，從整體上滿足國家的相關標準規范，盡可能將其有效連接。如果施工現場或是項目情況無法實現直接相連，也可以考慮地電位連接的方式。

6 結束語

經濟的發展擴大了城市規模，大量智能建筑工程的出現使得工程施工能力及水平日益成熟。在這樣的背景下，為了提高整體施工效率及質量，必須立足于現代雷電防護技術，對傳統防護進行革新優化，充分實現防護技術的作用價值。