[浅谈现代化智能小区防雷应注意的几个问题] 浅谈防雷

　　【摘 要】从雷电产生的危害性出发,针对现代化智能小区建筑电气施工中的防雷问题,就接地装置、引下线、屋面接闪器、等电位、均压环等几个技术环节作了论述,同时使整个建筑物形成统一的等电位系统,以实现对不同雷电的防护目的。本文对弱电设备防雷进行了分析，重点探讨了雷电浪涌对弱电设备的危害及防雷措施，以例子分析，并提出有益的建议。
　　【关键词】现代化智能小区；建筑电气 防雷设计规范；等电位联结；避雷器
　　一、雷电概述
　　雷电是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层与大地之间迅猛的放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。只要我们积极主动的防御，采取正确良好的防雷手段，雷电灾害是可以避免的。但对雷电浪涌的防护意识和防护措施相对比较薄弱，以上所列的四次典型的雷击弱电设备的情况就是对弱电防雷考虑不够造成的。其主要的雷电形式及雷害情况有以下几种情况：
　　（一）直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。
　　（二）雷电浪涌是近年来由于微电子的不断使用引起人们极大重视的一种雷电危害形式，同时其防护方式也不断完善。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑及通信设备。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(11OV)在10000h(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会极大改善网络的传输状况。
　　二、智能化小区现代防雷技术
　　外部防雷装置：外部防雷装置主要是防直击雷装置，即在直击雷非防护区(LPZOA)或直击雷防护区(LPZOB)界面采取的防雷措施，由接闪器、引下线、接地装置三部分组成。接闪器一般由避雷针、避雷带、避雷线、避雷网等构成，可根据建筑物实际情况选择，既要考虑外观、经济，关键还要考虑防雷效果。
　　内部防雷装置：主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害，即在直击雷防护区(LPZOB)届面内采取的防雷措施，内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成。
　　屏蔽措施：指“在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。”屏蔽是减小电磁干扰的基本措施。
　　合理布线：现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线，在防雷设计中，必须考虑防雷装置与这些管线的关系。在管线较长或桥架等设施较长的路线上，还需要两端接地；第三，应该注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法，防止雷电波侵入。
　　电涌保护器(SPD)防护：电涌保护器的防护分为电源电涌防护和信号电涌防护。电源电涌防护按规范分为三部分：在总电房低压配电柜电源总开关处安装对地电源电涌保护器，作为一级防护：在分配电柜安装对地电源电涌保护器，作为二级防护；在UPS电源、精密设备和电脑终端等设备处安装对地电源电涌保护器，作为三级防护。
　　三、避雷设备的外部防护
　　弱电设备的外部防护首先是使用建筑物的接闪器、引下线将主要的雷电流引人大地i其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流，避免造成过电压危害设备；第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋可以作为不规则的法拉第笼，起到一定的屏蔽作用，如果建筑物中的设备是低压电子逻辑系统、遥控、小功率信号电路的电器，则需要加装专门的屏蔽网，在整个屋面组成不大于5m—5m，6m—4m的网格，所有均压环采用避雷带等电位连接；第四是建筑物各点的电位均衡，避免由于电位差危害设备；第五是保障建筑物有良好的接地，降低雷击建筑物时接点电位损坏设备。
　　1．设备的内部保护
　　从EMC(电磁兼容)的观点来看，防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部(建筑)防雷系统保护，越往里则危险程度越低。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避雷装置后约有50％是直接泄入大地，还有50％将平均流入各电气通道(如电源线，信号线和金属管道等)。
　　随着电脑通信设备的大规模使用，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系己不能满足电脑通信网络安全的要求。应从单纯一维防护转为三维防护，包括：防直击雷，防感应雷电波侵入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。
　　2．电源系统防护
　　通常将配电系统第一级防雷保护设计为：使用10/350μs波形、通流容量15-25kA每线，8/20μs波形、通流容量60-100kA每线的B级电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到4000V以下。所有接线用16mm2股铜线连接，地线用25mm2多股铜线连接。可选用开关型电源防雷模块或者电源防雷箱。按照第二类防雷建筑物雷电防护等级二次雷击参数要求，依据雷电分流理论，可分配到电源线路系统的雷电电流为8/20μs波形75kA，则对于TN系统，每线可分配8/20μs波形雷电流18.75kA，考虑到保护的裕度，作为配电系统电源第二级防雷，需使用8/20μs波形、通流容量40kA每线的电源电涌保护器将4kV的线路残余感应雷击过电压限制到2500kV以下。为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后，电源对地短路，需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。依据智能建筑配电线路设计的实际情况，考虑到各种电子机房内设备的重要性，将配电系统按第三级防雷保护设计为：使用8/20μs波形、通流容量10kA每线的电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到1500V以下。可选用限压型电源防雷模块或者电源防雷箱。
　　四、结束语
　　综上所述，如果在建设过程中，注重弱电设备的防雷接地工作，比如室外摄像枪添加避雷针，防雷接地网覆盖完善，通信线路全部通过地下室走线，不得不在园林中走线的通信线路必须穿套金属管，金属管每隔一定距离就接地，保安岗亭使用钢筋混凝土结构等，将大大减少弱电设备在防雷设备上的投入，更能高效，稳定。
　　参考文献
　　[1]崔学林;;分支电缆与建筑电气设计规范[A];中国电工技术学会电线电缆专委会2001年会论文集[C];2001年
　　[2]本报记者 马健 娄立平;西门子科技引入建筑电气全新理念[N];中国房地产报;2004年
　　[3]罗洪庆;刘聿哲;;智能建筑电气接地系统的分析与选择[A];建设工程理论与实践（第二辑）[C];2005年
　　[4]四川省共用天线电视系统技术交流会在自贡召开[J];建筑电气;1982年04期