建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計

廖文雙

摘要：建筑電氣工程建設內容囊括建筑內部所有電力系統、電力設備、電氣控制系統等，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設計與安裝是建筑電氣工程建設的重要組成部分，可避免雷擊或雷暴天氣損壞建筑內部電路、設備等，是建筑功能發揮、安全性的基本保障。文章結合實際工程經驗簡要分析智能型防雷接地系統的價值，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設計及實現方案。

關鍵詞：智能型;防雷接地;系統設計

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不完善、防雷擊能力不足，便會導致建筑電氣系統電路損毀、元件損壞，甚至會誘發較為嚴重的安全事故，威脅建筑內居民的生命及財產安全。為切實有效地避免雷擊干擾、損壞建筑電氣系統，需要從設計階段出發綜合考慮雷擊形式、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資料、氣候條件等信息的基礎上設計出智能型防雷接地系統，當遭遇雷擊天氣時保證系統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的價值

智能型防雷接接地系統是指在直擊雷防護、感應雷防護、屏蔽、等電位連接、防雷接地等傳統防雷措施基礎上，應用傳感器、算法技術及軟件等對整個接地防護系統進行在線監測，通過系統雷擊次數、雷電流大小、SPD漏電流、接地電阻、工作環境溫濕度等數據的全面收集、深度分析對雷電進行預警并向管理平臺發出相應指令，管理人員據此了解防雷設備運行情況，可以實現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的價值體現在四個方面：①可實時在線監測各個接地電阻、電源SPD 漏電流、防雷接地保護裝置運行狀態等，有助于及時發現系統運行故障，縮短故障診斷及排除時間，保證系統運行的穩定性與可靠性;②可借助傳感器全面獲取并記錄雷擊次數、雷電流大小、SPD動作次數、過電壓值等各類數據，可幫助建筑電氣管理者及時了解系統的運行狀態與所處環境，能夠實現建筑電氣系統防雷保護的大數據管理;③應用現代數據傳輸或系統控制技術能夠實現移動化預警，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的安全性;④具備可延展的功能模塊，可以根據建筑電氣系統的防雷接地保護需求接入各類軟硬件設施，實現系統的動態化調整與功能延伸。

二、建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計

智能型防雷接地系統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愈加龐雜，接入的電子設備與布線系統也更加復雜，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內各個電子設備、線路等以防雷接地系統為基礎實現接地，并構建完善的防雷接地結構才能保證建筑電氣系統的安全性。基于此，下文將簡要闡釋建筑電氣系統中智能型防雷接地系統的設計與實現思路。

（一）智能型防雷接地系統電流傳輸模型設計

智能型防雷接地系統設計一般采用三層結構，即設備層+傳輸層+管理層。設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、數據采集及在線監測終端、直擊雷監測終端等;傳輸層負責各類數據的傳輸，可利用防雷型職能網管服務器、無限傳輸或云服務方式進行數據傳輸;管理層由后臺監控主機、防雷監控軟件等構成。

在上述三層結構框架之下，雷擊所引發的高強度電流通過避雷下引線經設備層轉化為數字信號并傳輸給上位機，室內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、輸出門線控制器等連接主干線與建筑物結構防雷導體，形成較為完善的智能型防雷接地系統電流傳輸模型與路徑。

（二）智能型防雷接地系統硬件設計

1. I/O控制模塊設計

I /O控制模塊在智能型防雷接地系統內的主要功能為信息交互及傳輸，針對由雷擊所引發的高強度電流需要經過I/O控制模塊轉化為數字信號并傳輸給處理器，借助數據分析技術后實現對雷擊電流的預測及防雷接地保護裝置的自動化開啟。在設計該控制模塊時可選擇FLEX數字量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備或元件。同時，在設計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，各類輸入輸出某塊連接在除編號為0、1的其余插槽內[2]。

2. 電流衰減模塊設計

智能型防雷接地系統電流衰減模塊需配合避雷針使用，除避雷針以外還需根據實際情況裝備接地極、戶外接地母線等。在設計安裝方式時，需結合安裝條件及環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. 輸出轉換模塊及終端模塊設計

智能型防雷接地系統除雷電在線監測與自動預警功能外，還需要具備過載中斷控制功能。而該功能的實現依賴于完善的檢波電路。當前結構較為簡單、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，可以實現對雷擊電流的防護。

三、結束語

建筑電氣工程涉及范圍廣、工序復雜，其建設質量將直接影響建筑功能及安全性。防雷接地系統是建筑電氣工程重要組成部分，在現代信息技術、通信技術與科學技術的支撐下，建筑電氣防雷接地系統呈現出自動化、智能化發展趨勢。文章簡要介紹了智能型防雷接地系統電流傳輸模型及傳輸控制、硬件模塊設計思路，在實際的設計實現中還需要結合建筑物所處地點、建筑電氣防雷接地需求等優化系統功能、改進系統結構，才能夠實現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設計與研究[J].自動化與儀器儀表，2019（03）：57-61.