摘要：当前城市化建设进程不断加快，建筑物内信息化电气设备的数量也明显上升。建筑物内电气设备与线路密集，如果电气设备防雷设计不到位，极易遭受来自雷电的安全威胁。如何科学开展建筑电气技术的电气设备防雷设计，是当前电气设计人员所面临的一项重要课题。
关键词：建筑电气技术；电气设备；防雷设计
引言
在我国的建筑工程建设施工的过程中，越来越多地使用各种电气设备来方便人们的生活，为了有效地保障建筑工程中的电气设备能够正常安全的运行，在我国的建筑工程电气施工的过程中要重点保障电气工程的施工质量，只有这样才能够最大限度地保障建筑工程的电气设备施工性能和安全。在电气工程施工的过程中，防雷设计施工是一个重要的施工环节。这样做的原因在于我国由于雷击造成的建筑工程电气设备的损坏案例越来越多，造成了非常大的经济损失，更有可能造成一定程度上的人员伤亡。
1雷电危害及雷电入侵电站设备途径的分析
雷电从形式上可分为直击雷和感应雷。直击雷是雷云之间或雷云对地面上某一点直接放电，感应雷是雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，其中对地雷击由于距雷击点较近，产生的感应浪涌电压较大，作用半径也大，作用范围内的电子设备均是破坏对象。雷击对发电站电气的危害非常巨大，直击雷可以造成机组的解列运行，绝击穿TV、TA及其他一次设备故障、爆炸，引起火灾。感应雷主要危害电站的通信集成保护、及监控系统设备。这些设备对雷电等电磁脉冲和过电压过电流的耐受能力很低，而且由于电力系统二次防雷工作滞后，这些设备遭受雷击损坏极高，后果也越来越严重。
二次回路的线路引入雷电，电站设备处在一个强电和弱电系统形成的错综复杂的电磁环境中，各种无线电辐射等产生的电磁干扰可能通过各种耦合进入二次系统形成浪涌和过电压，通信线路（包括TV、TA、二次引线直流系统母线）由于电站电缆岀线较长，发电机、调速器到主控室基本上都有一定的距离，感应雷电通过远控系统电缆及信号电缆侵入，以很高的电压直接加在二次设备上，该过电压轻则使设备加速老化，重则直接将设备损坏。对于电力用的微电系统来讲，ＲS485、ＲJ45网线、GPS等馈线等都是引入雷电的通信线路。大部分通信线路主要是在室内被其他线路上的过电压感应。
2各类防雷建筑物的雷击电流值及防雷设计
雷电属于一种放电现象，形成于积雨云中，随着正电荷与负电荷的积聚，才会产生放电现象。不同的放电现象进行位置不同，有的是在云层之间，有的是在云层与大地之间。就主放电阶段来看，当异性电荷彼此之间形成中和作用，且这种中和作用比较剧烈时，雷电流就会比较大，伴随着剧烈的闪电和声响，形成雷电。雷电的放电时间不长，不低于50μs，不超出100μs，但实际上这一过程中的电流非常强大，因此在建筑电气技术的电气设备防雷设计中，需明确不同类别防雷建筑物的雷击电流值。各类建筑物雷击电流值的确定，需要严格依照《建筑物防雷设计规范》附录六中的相关规定处罚，针对不同类别建筑物雷击电流值出发，科学选择电涌保护器的最大放电电流，全面提高建筑电气技术的电气设备防雷设计效果。
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2.1一类防雷建筑物的雷击电流值
就一类防雷建筑物来看，其首次雷击电流幅值与二次雷击电流幅值存在一定差异，波头也有所不同，首次雷击电流幅值为200kA，而二次仅为50kA，首次波头为10us，而二次仅为0.25us。在全面把握建筑物防雷设计的基础上，以雷电流i为对象，将其一半流入防雷装置的接地装置计，另外一半按照1/3分配于线缆计。就总配电间单根供电线缆的雷电流分流值来看，首次雷击条件下，分流值为11.11kA，后续雷击的分流值为2.78kA。特殊情况下，屏蔽处理电缆后，分流值有所降低，直至原分流值的30%，此时电涌保护器所承受雷电波能量也存在一定差异，若以10/350us雷电波能量进行对比，则8/20us雷电波能量相当于其1/8，因此为安全承受8/20us波形，以88.9kA作为电涌保护器的最大放电电流。在一类防雷建筑物电气设备的防雷设计中，以100kA作为电涌保护器SPD的最大放电电流。
2.2二类防雷建筑物的雷击电流值
就二类防雷建筑物来看，以150kA作为数次雷击电流幅值，此时以10us作为波头，若以37.5kA作为二次雷击电流幅值，则以0.25us作为二次波头。同样条件下，以全部雷电流i为对象，将其中一半流入接地装置计内，另外一半分配与线缆计，分配比例为1/3。在总配电间单根供电线缆雷电流的分流值控制上，首次雷击条件下分流值为8.33kA，后续雷击分流值为2.08kA，必要情况下对电缆进行屏蔽处理后，分流值逐步降低至原来分流值的30%，此时首次雷击条件下分流值为2.5kA，二次分流值为0.62kA。应当注意的是，在这一条件下，电涌保护器所承受的雷电波能量存在一定差异，8/20us的雷电波能量约为10/350us雷电波能量的1/8~1/5。因此，为了更好的承受来自8/20us的雷电波能量，需以66.6kA作为电涌保护器的最大放电电流，提高建筑电气技术的电气设备防雷设计效果，控制好电涌保护器SPD的最大放电电流，最佳为65kA，以保证电气设备防雷效果，降低二类防雷建筑物的安全隐患。
2.3三类防雷建筑物的雷击电流值
就三类防雷建筑物来看，其首次雷击电流幅值与二次雷击电流幅值均明显低于一类与二类防雷建筑物，该类防雷建筑物的首次雷击电流幅值为100kA，二次雷击电流幅值为25kA，首次波头为10us，二次波头为0.25us。同样，以全部雷电流i作为研究对象，将其中一半的雷电流流入接地装置计，位于建筑物防雷装置内，另外一半雷电流分配于线缆计，分配方式为1/3。此种情况下，首次雷击与后续雷击在总配电间单根供电线缆雷电流分流值上存在一定差异，首次雷击条件下其分流值为5.55kA，后续雷击条件下其分流值为1.39kA，当屏蔽处理进线电缆后，其分流值将降低至原来的30%，此时首次雷击条件下分流值为1.66kA，后续雷击条件下分流值为0.42kA。而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5～8倍，所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55×8=44.4kA；即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40kA，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
通过对一类、二类、三类防雷建筑进行分析，根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057—94（2000年版）第6.4.8，第6.4.9条规定，应在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5kA（8/20us），故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40kA，额定放电电流为10kA
结语
总而言之，建筑物内电气设备数量较多，且使用频率明显上升，如果电气设备防雷设计不到位，极易给整个建筑物造成巨大的威胁。因此要科学开展建筑电气技术的电气设备防雷设计，明确直击雷与感应雷的具体形式，确定一类、二类与三类防雷建筑物的雷击电流值，规范开展电气设备防雷设计，切实提高建筑物电气设备防雷效果，降低安全隐患。
参考文献
[1]陆彬.关于电气设备防雷工程设计的相关思考[J].企业导报，2015（21）.
[2]杨燕虹.建筑电气防雷接地设计要点探讨[J].住宅与房地产，2016（36）.
论文作者:于朝辉,郝天行
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/14
标签：雷电论文; 电流论文; 防雷论文; 建筑物论文; 电气设备论文; 首次论文; 值为论文; 《建筑学研究前沿》2018年第26期论文;