安徽和信科技发展有限责任公司 安徽合肥 236400
摘要：雷电是一种大气自然现象，发生在强对流天气中，电荷在雷雨云中积累并形成极性，造成强烈瞬间的放电现象。我国雷电的分布特点有几种，夏季的雷电多于春秋季，南方的雷电多于北方，陆地的雷电多于海洋，山区的雷电多于平原。其强大的电流，炙热的高温，猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应能在瞬间产生巨大的破坏力，常常导致人员伤亡，击毁建筑等，威胁人们的生命和财产安全。雷电灾害是最严重的十种自然灾害之一，被称为“电子时代的一大公害”
关键词：智能建筑；弱电；防雷
1弱电系统雷害成因及设计原则
1.1雷害成因分析
雷电入侵弱电系统的主要途径有三种：直击雷，雷电波入侵，雷电感应和地电位反击。直击雷：雷电直接击在露天的电子设备上造成设备损坏，如室外云台摄像机、室外无线天线等。雷电波侵入：进出建筑物的电源线、信号线、金属管道等遭到雷击或临近地区遭受雷击时，雷电流在金属管线上产生过电压并沿金属管线侵入室内设备，造成设备损坏，出现的几率较大。雷电感应和地电位反击：当建筑物周边遭受雷击，由于电磁感应，会在临近室外的金属导线中产生感应电流，使串联在线路上的设备受损；雷电流泻入大地时，地电位明显升高，对附近的金属管线及其连接设备或对小于安全距离的另一套接地网上的设备产生反击，使这些设备损坏。
1.2防雷设计原则
在智能建筑防雷设计过程中须遵循以下原则：第一是可靠性，防雷系统设计是否可靠直接关系到建筑物内部人员和设备的安全，应从多角度进行分析，选用合理合规的防雷方案；第二是适用性，防雷系统并非是投入成本越大、选用设备越高端，其效果就越好，而是要根据建筑物的实际情况选择合理的方案；第三是开放性，防雷系统应注重其开放性、可扩展性，预留系统对外接口，满足周边设施或后续统一建设管理的需要。
2智能建筑中弱电系统的防雷设计要点
2.1接地保护
在防雷设计中，由于接地问题的复杂性，使得接地系统的设计需要根据需求分成不同的功能，并需要科学、可靠的处理才能够有效确保系统的安全性。在智能建筑中，接地设计主要建筑的钢筋网为基础，形成全面的接地系统，同时连接顶层的接闪器，形成防雷等电位面。若建筑高度大于30m，则需要每隔三层使用钢筋形成防雷均压环，构造法拉第笼结构，进一步提升防雷效果，降低雷击概率。另外，还可以通过变压器与建筑的共同接地，并连接等电位铜排与电子设备的外壳，避免电位差对设备造成的损坏。
2.2等电位联结
在防雷设计中，等电位联结即将建筑物中的全部物体都联结成一个完整的导电体，工作人员不仅可以利用建筑结构中的钢筋，还可以充分利用各种金属管道、线路以及窗户等所有金属物品。与此同时，工作人员还可以通过使用电压保护器进一步达到防雷的目的。在等电位联结情况下，建筑中的所有设备都处于均衡、稳定的电位条件下，且其能够在很大程度上提升建筑对电磁场的屏蔽作用，防止由于跨步电压的产生导致突发事故的发生。除此之外，等电位联结能够有效抵抗雷击造成的巨大电磁脉冲，消除设备、线路之间存在的电位差，充分保护弱电系统。
2.3电涌保护
当智能建筑被雷电击中时，所有的设备线路都会在短期内产生强大的电涌电流，这会对设备造成一定程度的损坏，因此，这要求相关的技术人员可以通过安装电涌保护装置的手段限制线路中通过的电压与电涌电流。尤其在智能建筑被雷击之后，由于电源配电系统会在瞬间产生过电压，其电压值已经远远大于设备能够承受的最大范围，由于在瞬时产生过高的电压，这极其容易使得设备被烧坏。另外，通过电涌保护，能够较好地限制瞬时电压值，从而保证电气设备的稳定运行。由于在线路中的电涌保护设备一般为并联的，因此，当雷电通过电磁场进入线缆时，并联线路会产生非常高的电阻，在该情况下，电涌保护就能够实现对电流的疏导与流通，使得部分电流接地倒流，进一步确保建筑的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3智能建筑中弱电系统的防雷设计具体应用
3.1电源系统的保护
首先，对于一级雷电的防护，相关的技术人员可以通过在智能建筑顶层的总配电系统中安装三相避雷装置，从而有效控制雷电的流量。若流量偏大，则需要采取必要的分流措施，该类防护措施一般适用于学校、公司的机房等；其次，对于二级雷电的预防，其主要通过机房配置将雷电流量控制在40kA的合理范围内，从而实现对弱电系统的二级保护；最后，针对三级雷击，相关的技术人员需要利用单项避雷器，将电流流量控制在20kA的合理范围内，确保机房的稳定运行。总而言之，电源系统保护对于弱电系统的防雷来说起着非常重要的作用。
3.2信号防雷
信号防雷能够对设备起到很好的保护作用，首先，在局域网系统中，通过在电视网络中心安装避雷器、交换机等设备，并利用一个流量为100Mb/s的信号防雷器，从而对信号进行全满的保护，避免雷击产生的电磁脉冲对设备造成损坏；其次，在卫星防护系统中，其主要通过将避雷器装置于学校卫星线缆的线端上，实现对线路的保护，避免雷电入侵，损坏弱电系统中的相关设备；最后，对于有线广播系统的防雷，其主要通过将避雷器装置于广播线端上，防止雷电波对设备产生的破坏。
3.3建筑外部防雷
接闪器主要是由避雷针、避雷器以及广告牌等组成，其主要是通过将雷电引向自己，从而避免智能建筑被雷击，这会在很大程度上提升避雷系统被雷电击中的概率。同时，为了避免建筑被雷击，避雷针需要具有一定的高度，然而高度越高，避雷针被雷电击中的概率也就越大，因此，避雷针在防雷中的应用效果相对不够好，其甚至会大大提升建筑被雷电击中的概率。而对于微电子设备的稳定使用来说，相关的技术人员需要确保其所在的建筑不会遭到雷击，尤其对于特定范围内的直接雷电击打，因为使用避雷针，会使得巨大的电流经过避雷针流入地下，通过由于电流陡度的问题，使得其往往会产生强烈的磁场作用，智能建筑内部的金属设备会产生感应电压，因此，避雷针并不会对智能建筑内部的金属设备产生保护作用。根据相关调查显示，避雷网的避雷作用远远高于避雷针，且负面效果相对较少，其主要在遭受雷击时，通过各条导线分别将电流引至地下，其产生的电磁场相对较小，对电子设备的干扰也相对较弱，因此，这要求相关的技术人员在设计过程中，应该谨慎选用避雷针，可以适当加强对避雷网的使用，确保引下线距离的合理性，同时可以科学增加引下线的数量，实现对电子设备的全面保护。
3.4建筑内部防雷
电磁脉冲是干扰设备稳定运行的重要原因之一，尤其在防雷装置接闪过程中，微电子设备的敏感程度相对较高，且耐压水平相对较低，因此，雷击产生的电磁脉冲会对其产生非常严重的负面影响，所以，这要求相关的技术人员需要灵活应用法拉第笼实现对电磁脉冲的屏蔽，进一步避免电子设备受到电磁波的干扰，确保其稳定运行。在智能建筑中，技术人员可以充分利用建筑自身的钢筋结构，使其组成一个六面体的网状结构，达到全面的屏蔽效果，抵抗雷击产生的电磁波干扰，同时还可以较好地实现建筑内部电压与电流的均衡分布，实现各大设备的等电位。等电位的实现能够保证建筑内部的设备不会对工作人员造成接触电压，从而有效确保工作人员的人身安全，确保建筑内部的所有电子设备都能够形成一个稳定的等电位体。总而言之，建筑内部防雷的应用对于建筑弱电系统的稳定运行来说起着非常重要的作用。
结束语
智能建筑弱电系统在不断的发展，其对防雷工程要求也越来越高，我们要将防雷工作中的经验进行总结，依据国内相关标准并结合智能建筑本身的实际情况，提出合适的实施方案，使得智能建筑在弱电防雷方面更加安全可靠。为适应智能建筑的快速发展，弱电系统防雷工作也要不断探索出适应行业发展的新办法和新思路。
参考文献:
[1]杨爱民.浅析电气接地技术在智能建筑工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2017（26）：89~91.
[2]李垂军，林政，黎梓华.智能建筑防雷设计技术评价[J].气象研究与应用，2017，03：73~75
论文作者:陈子东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/15
标签：雷电论文; 防雷论文; 设备论文; 系统论文; 电位论文; 智能建筑论文; 建筑论文; 《防护工程》2018年第13期论文;