探討智能建筑弱電設備的防雷技術

孫曉軍

SUN Xiao-jun

（山東省建設監理咨詢有限公司）

(Shandong Province Construction Supervision Consulting Co., Ltd.)

1 引言

現代控制技術當中綜合了先進的計算機技術、通信技術、控制技術，應用到建筑體系當中形成了先進的智能建筑體系，并廣泛融入到日常生活當中。而智能建筑中的弱電系統作為起重要的控制體系，不僅為使用者提供了高效便捷的生產生活環境，同時還充分保障了建筑、人員、財產的安全。智能建筑的弱電設備當中包含大量微電子設備，其靈敏度高、電壓等級低、抗干擾要求高，尤其要避免雷擊造成的系統問題。

2 智能建筑弱電系統防雷體系建立的前提條件

2.1 必要性

傳統建筑防雷系統保證建筑、內部人員不受雷擊侵害。但是當前技術發展造成各類電子電氣產品應用增多，傳統防雷系統無法有效避免雷電感應、電磁脈沖、電路浪涌等干擾。并且由于雷電放電電壓高、能量大，弱電設備無法承受，弱小磁場、脈沖就可能干擾其工作，稍高的電壓就會損毀設備。雷電對智能建筑弱電設備的侵害主要是兩種方式，直接擊中外延出建筑的供電、數據、通信線路；雷電感應電流侵入建筑損害智能建筑弱電設備。并且城市大型電網啟停、切換等過程中會出現浪涌，造成智能建筑弱電設備損壞。同時，建筑內部強電設備頻繁啟動也會產生浪涌，逸散到弱電系統中就會造成設備損毀。因此，智能建筑弱電設備防雷是一項綜合性的系統工程，需要對建筑內外因素進行系統考慮，將內外防雷技術作為整體進行實施[1]。

2.2 傳統防雷技術缺陷

傳統防雷技術多運用避雷針進行防雷，避雷針根據尖端放電原理制作，通過形成局部電場強度集中的空間影響雷電放電方向，使雷電通過避雷針線路、接地裝置引入地下，對建筑、設備進行保護。但是，在這個過程中，雷電進入線路、接地裝置時，會因接地電阻無法全部被中和，造成局部電位上升形成接觸電壓、跨步電壓、地電位的反擊等二次效應，對人身、弱電設備構成威脅，避雷針的存在是一種主動引雷的方式，其產生的二次效應等問題無法滿足智能建筑弱電設備防雷要求，亟待新型防雷技術對智能建筑弱電設備進行保護[2]。

2.3 智能建筑弱電設備遭受雷擊的主要形式

2.3.1 直擊

這種情況下是帶電云層與智能建筑間發生迅猛放電，同時伴隨電效應、熱效應等破壞，一般直擊的過程中，電壓峰值可達幾萬伏，電流峰值可幾十千安，對電氣設備、弱電設備的破壞力巨大。

2.3.2 感應

雷云處在地面建筑上方時會存在靜電感應，在建筑上聚集大量束縛電荷，其與雷電極性相反，在雷云放電后，其中的電荷變成自由電荷，造成靜電電壓，電壓峰值可達幾萬伏，并且會沿智能建筑室內線路傳入，影響人身、設備安全。

2.3.3 脈沖

脈沖在雷電擊中建筑后產生，多數通過導體連接的干擾，出現諸如雷電流、電位升高、電磁輻射干擾等問題。

2.3.4 浪涌

雷擊發生時，智能建筑弱電設備電源、通訊線路中會出現電流浪涌，通過線路傳輸到弱電設備中，加之弱電設備內部集成化，整體耐壓、耐過電流水平低，無法承受這種級別的浪涌問題，很可能一次性損壞弱電設備。

3 智能建筑弱電設備防雷技術

3.1 防雷技術實施的條件

要想在智能建筑弱電體系中實施良好的防雷技術方式，必須明確防護范圍，一般智能建筑弱電設備防雷防護范圍可分為內外兩部分進行防護。

1）外部防護是對智能建筑本體進行的防護，主要針對直擊雷。外部防雷接閃器應根據建筑施工要求，嚴格依照國家標準規范進行選擇，并且在設置過程中要相互重疊各個接閃器的保護區域，確保能夠完全保護智能建筑。引下線布置分獨立、非獨立、自然三種狀態的引下線，使用對雷電流電氣、電磁效應耐受等級足夠的材料進行安裝，安裝過程中確保垂直，避免成環狀，盡可能多設置引下線改善雷電流分流問題；接地裝置確保接地電阻符合國家標準規范，一般使用4Ω標準，對于特殊部位，可通過分開接地或加裝地電位均衡器來確保系統運行。

2）內部防護需要根據智能建筑弱電體系具體情況進行分級保護，可參考各部分設備的功能進行分類保護，或者根據雷電、操作過電壓等級進行多級保護[3]。

對于電源類型的雷害是通過對低壓線路過電壓保護的方式解決，國標當中主要分為三個層次，一級處于高壓變壓器后端至二次低壓設備總配電處的電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，二級處于二次低壓設備總配電處至二次低壓設備配電箱處的電纜內芯線兩端對地加裝避雷器，三級主要針對精密設備不間斷電源前部加裝避雷器。因此需要在建筑內部對各部分電源類型進行有效區分。

對于信號類型的雷害主要是指在網絡、通信等類型設備上承受高能量瞬時沖擊，其保護裝置的選擇非常重要，需要考慮防雷裝置與通信設備的匹配性，同時區別系統保護級別。

3.2 智能建筑弱電設備接地要求

智能建筑弱電系統的接地系統要將其存放于土壤中，通過對接地體、接地點、連線來控制接地電阻，電阻越低，電流流動越靈活。要注意系統間的隔離，避免靜電加深、電流回流造成干擾。對于信號與電源電路，要注意區分高、低電平。接地體一般使用3根2.5m長的45#鍍鋅角鋼制作，角鋼間距在2.5m～3m之間，然后進行埋設，深度要超過0.6m，可使用鍍鋅扁鋼將接地體焊接成一體，引出線與地線網連接需牢固可靠，接點要做好防腐工作。并且為降低接地阻值，可用石灰、鹽、水、木碳酸、金屬屑等材料依照相應比例進行澆灌。

3.3 智能建筑弱電設備接地方式

智能建筑內部的鋼筋形成閉合線路，在建筑受到雷電攻擊時，可通過鋼筋流入大地。但是，在這個過程中會出現磁場，因此，即便將弱電系統與防雷接地分開，也無法避免雷電危害及干擾，必須采取聯合接地方式來進行處理，盡量減小接地點間的電位差等方式進行，有效防止雷電不良影響和較大干擾問題[4]。

3.4 智能建筑弱電電纜接地技術

使智能建筑接地裝置處于保護器附近，對于電纜部分的保護，選擇屏蔽層滿足工程需求的線路，采取必要措施提高屏蔽層抗干擾能力和基本的保護作用。對于設備較多、線路較復雜的部位，采用格柵形式優化內部工作空間。針對非屏蔽系統電纜可將其置于金屬管內，實現與接地裝置的連接。接地裝置設計、施工根據《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）、《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB50462-2008）執行。對于建筑交接處使用直徑5mm的多股銅芯線將電纜屏蔽層與保護器進行有效連接，各處與接地母線保持有效連接，各配線間至接地母線采用多股編織銅芯線連接，并盡力縮短兩者間距。

4 結語

現代社會，科學技術日新月異，各類控制系統的應用越來越多，對智能建筑弱電設備的防雷接地性能要求越來越高，而雷擊對智能建筑弱電設備的安全造成很大威脅，因此，在建設智能建筑弱電工程的過程中要采用合理方式設置設備的防雷接地系統，確保智能建筑弱電防雷成效，提高智能建筑運營穩定性和安全性。

[1] 郭忻璐. 弱電設備防雷電危害與抗干擾研究[J]. 時代農機,2017(1)：30.

[2] 王俊青，王涵，丁浩. 數字化設備的防雷技術研究[J]. 科技展望,2017(25)：161.

[3] 張健佳. 弱電設備的雷電危害分析及保護[J]. 技術與市場,2016(4)：58.

[4] 周茂. 智能建筑弱電工程防雷接地技術分析[J]. 智能城市,2015(1)：88.