建筑弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)研究

羅劍

摘要：科技日益發(fā)展，建筑智能化日益加深，電器產(chǎn)品也愈發(fā)的豐富和先進(jìn)，電視天線、電話線、電腦網(wǎng)線等弱電線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工已成為建筑電氣工程的重要組成部分。隨著人口的不斷增加，建筑物總體量也不斷增高，建筑面積不斷擴(kuò)大，建筑內(nèi)各功能分區(qū)的應(yīng)用也發(fā)生變化，這些對建筑物弱電系統(tǒng)避雷防雷的設(shè)計(jì)和施工提出了新的更高的要求和挑戰(zhàn)。弱電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性直接受防雷設(shè)計(jì)有效性的影響。本文從我國建筑物弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的實(shí)際情況出發(fā)，對建筑物弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的必要性、防雷設(shè)計(jì)的原則以及弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)措施等方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：建筑物；弱電系統(tǒng)；防雷設(shè)計(jì)

引言

在建筑物設(shè)計(jì)過程中，電力系統(tǒng)一直都是建筑工程施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中，防雷設(shè)計(jì)又是重中之重，弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)是保障建筑物的電力系統(tǒng)可以被人們正常使用的基礎(chǔ)。然而，目前建筑物弱電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝比較凌亂，很多都沒有按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)安裝。而且很大一部分設(shè)施由于沒有附帶防雷設(shè)施，使得建筑物的弱電系統(tǒng)經(jīng)常遭到雷電的襲擊。弱電系統(tǒng)遭到雷電襲擊之后，較輕的結(jié)果是一些設(shè)施被損壞，浪費(fèi)人力物力，而嚴(yán)重的后果則是整個(gè)建筑物電力系統(tǒng)的癱瘓，建筑物功能不得正常發(fā)揮，甚至導(dǎo)致人員傷亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和精神損失。所以加強(qiáng)對建筑物內(nèi)弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的研究十分重要。我們知道，弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的質(zhì)量、功用要與其造價(jià)相當(dāng)，針對不同建筑物的弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)要求，要做出正確的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的抉擇，在降低造價(jià)的同時(shí)，使其能夠具有很強(qiáng)的實(shí)用性和穩(wěn)定性。

1弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的必要性及現(xiàn)狀

建筑物防雷系統(tǒng)一般由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，形式通常有接閃桿、接閃帶和接閃網(wǎng)：引下線是負(fù)責(zé)把雷電流從接閃器引導(dǎo)接地裝置的金屬導(dǎo)體：接地裝置則是埋在地下的接地導(dǎo)體和垂直打入地內(nèi)的接地體的總稱，它的作用是把雷電流疏散到大地中去。

眾所周知，傳統(tǒng)的防雷系統(tǒng)是由接閃桿、屋頂接閃器以及基礎(chǔ)內(nèi)的接地網(wǎng)組成的，從而保護(hù)建筑物及其內(nèi)部的人員，使其不受雷電的損害。然而隨著建筑物內(nèi)電力系統(tǒng)越來越復(fù)雜，由雷電感應(yīng)、電路浪涌以及電磁脈沖等引起的電子干擾，使得傳統(tǒng)的防雷系統(tǒng)束手無策。因此，加強(qiáng)建筑物弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)十分必要。

建筑物的防雷設(shè)計(jì)可采取兩種方法：一是找到弱電系統(tǒng)的合適位置安裝適配的SPD，并且做好等電位連接：二是在弱電系統(tǒng)進(jìn)線的時(shí)候引入穿鋼管理，埋設(shè)長度在15m以上，并且做好等電位連接。然而在實(shí)際生活中經(jīng)?？梢钥吹剑芏嗟娜蹼娤到y(tǒng)防雷設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)的不符合要求，往往一些圖紙對于穿鋼埋設(shè)和埋設(shè)深度都不做詳細(xì)說明，因此，弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)不僅十分必要，也任重道遠(yuǎn)。

2弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的原則

我們知道，雷擊通常有三種形式：直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷。直擊雷是由于云層帶電，與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛的放電而產(chǎn)生的現(xiàn)象。避雷裝置可將其產(chǎn)生的高電壓、強(qiáng)電流迅速引入大地，從而消除雷擊的影響，起到保護(hù)作用。感應(yīng)雷則是雷擊在線路附近的物體或大地上，劇烈的電磁場變化對線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而形成的過電壓，最高可達(dá)500-600kV。雖然在接閃桿的保護(hù)范圍內(nèi)，物體可免遭直接雷擊，但“感應(yīng)雷”可在電力、通信、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星天線及有線電視等線纜上產(chǎn)生高壓感應(yīng)和電流“浪涌”，并通過導(dǎo)線引入配電間、機(jī)房、辦公室和住宅等，使電源、通訊及電子設(shè)備不可避免地受到損害。因此，防止這些現(xiàn)代社會的雷害顯得十分緊迫和必要。球形雷是球狀閃電的現(xiàn)象。

在施工過程中，設(shè)計(jì)弱電設(shè)備防雷時(shí)首先要完善弱電外部雷電防護(hù)，將絕大部分雷電流直接接閃引入地下泄散。其次，要阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波。再者，要限制鉗位被保護(hù)設(shè)備上浪涌過壓過流幅值在設(shè)備可承受的范圍。

要想使建筑物內(nèi)的電子設(shè)備得到良好的保護(hù)，首先應(yīng)該對其所處的環(huán)境和受雷電干擾的程度做出正確的客觀估計(jì)。防雷設(shè)計(jì)作為電氣工程的一項(xiàng)系統(tǒng)內(nèi)容來考慮，與設(shè)備抗電壓能力、出現(xiàn)過電壓的概率、電壓的幅值、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、保護(hù)水平和接地等有關(guān)。防雷設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)全方位的防護(hù)（包括接地、設(shè)備、傳輸線路和建筑物等）和綜合治理，并且設(shè)計(jì)的成功與否還要看是否做到了科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。由于感應(yīng)雷具有瞬時(shí)能量較大的特點(diǎn)，按照IEC國際標(biāo)準(zhǔn)中對能量采取逐級吸收的理論，以及防護(hù)區(qū)間的量級分類原則，需要進(jìn)行多級防護(hù)。

3弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)措施

3.1外部防雷措施

一個(gè)設(shè)計(jì)合理完善的建筑物本身需要具有防雷措施，外部防雷措施是最直接的防雷措施，它可以在某種程度上有效地使建筑物免遭雷電的襲擊。具體措施如下：

接閃器：雷雨天室外弱電系統(tǒng)容易受到雷電的襲擊，為了避免這種情況，我們可以根據(jù)建筑物本身的情況，在合適位置安裝接閃桿或接閃網(wǎng)，以達(dá)到避雷效果。這種防雷措施的工作原理是在安裝了這些接閃器之后，在接閃器工作的一定范圍之內(nèi)，產(chǎn)生的雷電會直接通過接閃器被引入到地下，這樣就可以有效地避免雷電對建筑物的破壞作用。

引下線：引下線的作用是為了把接閃器接到的雷電流安全地排到地下。在現(xiàn)實(shí)生活的設(shè)計(jì)安裝中，建筑物內(nèi)的鋼筋通常是最常見的引下線。利用建筑物內(nèi)現(xiàn)成的鋼筋作為引下線，不僅可以極大地節(jié)約工程的造價(jià)，還能夠達(dá)到有效防止雷電從建筑物側(cè)面襲擊的效果。在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，人們通常使用多根引下線共同作用，這樣可以有效提高引出電流的概率，使其防雷更具有可靠性。引下線根數(shù)、粗細(xì)以及密集程度也能對引出電流產(chǎn)生影響，我們可以通過對這些變量進(jìn)行控制，進(jìn)而來控制感應(yīng)范圍以及引下線所起到均勻分?jǐn)傠娏鞯淖饔茫行岣呖煽慷群桶踩取?/p>

接地裝置：眾所周知，任何防雷設(shè)備最終都需要通過接地裝置來把雷電流排到大地中去，所以接地裝置的科學(xué)性合理性十分重要。弱電系統(tǒng)的接地裝置主要是由以下幾個(gè)部分組成：一是接地線，接地線網(wǎng)采用矩形銅排連接成，沿建筑物布線系統(tǒng)進(jìn)行接地線走向。二是接地體，可選用3根外表鍍鋅的圓鋼、角鋼、扁鋼、鋼管等材料制成，作垂直水平或耙形埋設(shè)：一般可在建筑結(jié)構(gòu)四周設(shè)置4個(gè)接地體，每一接地體與地網(wǎng)線相連且設(shè)置檢測點(diǎn)，這些接地體與地網(wǎng)線通過可靠連接后使整個(gè)建筑接地系統(tǒng)連接成一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)。

3.2內(nèi)部防雷措施

設(shè)計(jì)安裝內(nèi)部防雷設(shè)施，在當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí)，內(nèi)部防雷設(shè)施會立即排放雷電流，以達(dá)到保護(hù)室內(nèi)弱電系統(tǒng)不受損壞的目的。其具體措施有以下幾點(diǎn)：

在電源出設(shè)置多級防護(hù)：實(shí)施電源防護(hù)的常用做法是設(shè)置浪涌保護(hù)器，其設(shè)置地點(diǎn)是在電源引入電柜處，這樣就可以對電源實(shí)施一級保護(hù)，于此同時(shí)我們還可以在重要的樓層或重要的電氣設(shè)備電柜處設(shè)置保護(hù)器實(shí)施二級的保護(hù)，甚至對一些高端的精密儀器加設(shè)浪涌保護(hù)器實(shí)施第三級的保護(hù)作用。通過這樣的層層保護(hù)，可以提高防護(hù)的穩(wěn)定性，效果明顯。

信號防護(hù)措施：在做好電源防護(hù)之后，我們還應(yīng)該采取一系列的信號防護(hù)措施。其通用的做法是設(shè)計(jì)安裝一些列的粗保護(hù)和細(xì)保護(hù)相結(jié)合的大流量電路系統(tǒng)，我們采用臂電道路將信號線路上的雷電流排泄到接地系統(tǒng)，以此來達(dá)到良好的弱電系統(tǒng)避雷效果?？傊?，當(dāng)前防雷工作的重點(diǎn)就是建筑弱電系統(tǒng)的防雷，在防雷的工作中我們要加大對這一板塊的研究投入，不斷的提高弱電系統(tǒng)防雷設(shè)備科學(xué)性合理性，不斷地完善防雷設(shè)施的建設(shè)，提高防雷效果。

4結(jié)語

雷電這一自然現(xiàn)象會對建筑物以及其弱電系統(tǒng)造成帶來的危害，通常來說，雷電對弱電系統(tǒng)損害方式和途徑也有很多。因此，我們應(yīng)該要做好建筑物弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的研究，這不但可以達(dá)到保證整個(gè)建筑功能正常供人們使用的要求，而且也可以促進(jìn)整個(gè)弱電系統(tǒng)保持穩(wěn)定性安全性的必然選擇。在對建筑物弱電系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)的時(shí)候，要綜合考慮到建筑物自身的特點(diǎn)和弱電系統(tǒng)的實(shí)際情況，采取科學(xué)有效的措施，做好弱電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)工作，從而為建筑物功能正常發(fā)揮和人們生活質(zhì)量提高奠定基礎(chǔ)。