建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計

廖文雙

摘要：建筑電氣工程建設(shè)內(nèi)容囊括建筑內(nèi)部所有電力系統(tǒng)、電力設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)等，具有綜合型強、分項工程繁多且工序復雜的特點。智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計與安裝是建筑電氣工程建設(shè)的重要組成部分，可避免雷擊或雷暴天氣損壞建筑內(nèi)部電路、設(shè)備等，是建筑功能發(fā)揮、安全性的基本保障。文章結(jié)合實際工程經(jīng)驗簡要分析智能型防雷接地系統(tǒng)的價值，重點提出一種適用于建筑電氣工程的智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：智能型;防雷接地;系統(tǒng)設(shè)計

雷暴天氣通常伴隨著高強度的電流與電壓，如果建筑電氣防雷接地系統(tǒng)不完善、防雷擊能力不足，便會導致建筑電氣系統(tǒng)電路損毀、元件損壞，甚至會誘發(fā)較為嚴重的安全事故，威脅建筑內(nèi)居民的生命及財產(chǎn)安全。為切實有效地避免雷擊干擾、損壞建筑電氣系統(tǒng)，需要從設(shè)計階段出發(fā)綜合考慮雷擊形式、雷擊危害程度、建筑電氣安全運行需求等各類因素，在全面獲取建筑電氣工程相關(guān)資料、氣候條件等信息的基礎(chǔ)上設(shè)計出智能型防雷接地系統(tǒng)，當遭遇雷擊天氣時保證系統(tǒng)可自動化采取防雷保護措施將雷擊電流引入地下，以此保證建筑居民及建筑電氣的安全性。

一、智能型防雷接地系統(tǒng)的價值

智能型防雷接接地系統(tǒng)是指在直擊雷防護、感應雷防護、屏蔽、等電位連接、防雷接地等傳統(tǒng)防雷措施基礎(chǔ)上，應用傳感器、算法技術(shù)及軟件等對整個接地防護系統(tǒng)進行在線監(jiān)測，通過系統(tǒng)雷擊次數(shù)、雷電流大小、SPD漏電流、接地電阻、工作環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)的全面收集、深度分析對雷電進行預警并向管理平臺發(fā)出相應指令，管理人員據(jù)此了解防雷設(shè)備運行情況，可以實現(xiàn)建筑電氣雷電接地防護的自動化與智能化[1]。

智能型防雷接地系統(tǒng)的價值體現(xiàn)在四個方面：①可實時在線監(jiān)測各個接地電阻、電源SPD 漏電流、防雷接地保護裝置運行狀態(tài)等，有助于及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行故障，縮短故障診斷及排除時間，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性;②可借助傳感器全面獲取并記錄雷擊次數(shù)、雷電流大小、SPD動作次數(shù)、過電壓值等各類數(shù)據(jù)，可幫助建筑電氣管理者及時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)與所處環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)防雷保護的大數(shù)據(jù)管理;③應用現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸或系統(tǒng)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)移動化預警，可突破建筑電氣防雷保護管理的時間與空間限制，大幅度提升建筑電氣系統(tǒng)的安全性;④具備可延展的功能模塊，可以根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)的防雷接地保護需求接入各類軟硬件設(shè)施，實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)化調(diào)整與功能延伸。

二、建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計

智能型防雷接地系統(tǒng)是建筑電氣工程中的有機組成部分，考慮到當前建筑物電氣系統(tǒng)愈加龐雜，接入的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)也更加復雜，對于抗干擾性、防雷保護性及接地方式有著更高的要求，為此需要保證建筑電氣系統(tǒng)內(nèi)各個電子設(shè)備、線路等以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)實現(xiàn)接地，并構(gòu)建完善的防雷接地結(jié)構(gòu)才能保證建筑電氣系統(tǒng)的安全性。基于此，下文將簡要闡釋建筑電氣系統(tǒng)中智能型防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)思路。

（一）智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型設(shè)計

智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計一般采用三層結(jié)構(gòu)，即設(shè)備層+傳輸層+管理層。設(shè)備層主要包括各類防雷接地保護裝置，如電源及信號浪涌保護器、浪涌后備保護器、數(shù)據(jù)采集及在線監(jiān)測終端、直擊雷監(jiān)測終端等;傳輸層負責各類數(shù)據(jù)的傳輸，可利用防雷型職能網(wǎng)管服務器、無限傳輸或云服務方式進行數(shù)據(jù)傳輸;管理層由后臺監(jiān)控主機、防雷監(jiān)控軟件等構(gòu)成。

在上述三層結(jié)構(gòu)框架之下，雷擊所引發(fā)的高強度電流通過避雷下引線經(jīng)設(shè)備層轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳輸給上位機，室內(nèi)空間中接地干線以多組接地體控制電流的輸出。同時，應用嵌入式ARM與智能化信息處理DSP系統(tǒng)、輸出門線控制器等連接主干線與建筑物結(jié)構(gòu)防雷導體，形成較為完善的智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型與路徑。

（二）智能型防雷接地系統(tǒng)硬件設(shè)計

1. I/O控制模塊設(shè)計

I /O控制模塊在智能型防雷接地系統(tǒng)內(nèi)的主要功能為信息交互及傳輸，針對由雷擊所引發(fā)的高強度電流需要經(jīng)過I/O控制模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳輸給處理器，借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)后實現(xiàn)對雷擊電流的預測及防雷接地保護裝置的自動化開啟。在設(shè)計該控制模塊時可選擇FLEX數(shù)字量I/O控制模塊，可在短路、過載或過熱的情況下自動化切斷輸出，防止雷擊電流過大損壞電子設(shè)備或元件。同時，在設(shè)計I/O控制模塊連接形式時，保證電源連接在編號為0的插槽內(nèi)，各類輸入輸出某塊連接在除編號為0、1的其余插槽內(nèi)[2]。

2. 電流衰減模塊設(shè)計

智能型防雷接地系統(tǒng)電流衰減模塊需配合避雷針使用，除避雷針以外還需根據(jù)實際情況裝備接地極、戶外接地母線等。在設(shè)計安裝方式時，需結(jié)合安裝條件及環(huán)境選擇適宜的安裝方式，具體包括圓鋼接地極安裝、扁鋼接地極安裝兩種方法。此外，保證接地體埋設(shè)的深度大于0.6m，垂直接地體之間的距離應當超過每一接地體長度的三至五倍。

3. 輸出轉(zhuǎn)換模塊及終端模塊設(shè)計

智能型防雷接地系統(tǒng)除雷電在線監(jiān)測與自動預警功能外，還需要具備過載中斷控制功能。而該功能的實現(xiàn)依賴于完善的檢波電路。當前結(jié)構(gòu)較為簡單、成本較為低廉的檢波電路為二極管檢波電路，當輸出電壓超過預定闕值時二極管不導通，可以實現(xiàn)對雷擊電流的防護。

三、結(jié)束語

建筑電氣工程涉及范圍廣、工序復雜，其建設(shè)質(zhì)量將直接影響建筑功能及安全性。防雷接地系統(tǒng)是建筑電氣工程重要組成部分，在現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)與科學技術(shù)的支撐下，建筑電氣防雷接地系統(tǒng)呈現(xiàn)出自動化、智能化發(fā)展趨勢。文章簡要介紹了智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型及傳輸控制、硬件模塊設(shè)計思路，在實際的設(shè)計實現(xiàn)中還需要結(jié)合建筑物所處地點、建筑電氣防雷接地需求等優(yōu)化系統(tǒng)功能、改進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑電氣的防雷接地保護。

參考文獻

[1]雒虎生.建筑電氣安裝中防雷接地施工技術(shù)探討[J].散裝水泥，2021（03）：59-61.

[2]李躍龍，李躍虎.建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].自動化與儀器儀表，2019（03）：57-61.