巢湖區(qū)域高層建筑內(nèi)電子信息機(jī)房的雷電防護(hù)探討

壽江徽 詹勇

摘要：結(jié)合現(xiàn)代的防雷技術(shù)、電子信息機(jī)房的雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的雷電防護(hù)，提出高層建筑內(nèi)電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)方法。

關(guān)鍵詞：巢湖;高層建筑;電子信息機(jī)房;雷電防護(hù)

近年來(lái)，城市高層建筑不斷地增多，而隨著科技的快速進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種先進(jìn)的電子信息設(shè)備正廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)的建筑當(dāng)中。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)深入到當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)方面，正改變著人們的工作方式、學(xué)習(xí)方式和生活方式，許多企事業(yè)單位和政府在籌建自己的電子信息機(jī)房。然而，機(jī)房?jī)?nèi)精密的電子設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中在機(jī)房之內(nèi)，而這些電子信息設(shè)備絕緣度和耐電壓水平不高，對(duì)抗電磁干擾的能力較差，一旦受到雷電災(zāi)害的影響，瞬間所產(chǎn)生的強(qiáng)大雷電流可能會(huì)造成各項(xiàng)硬件設(shè)備的破壞，數(shù)據(jù)可能會(huì)遭到永遠(yuǎn)丟失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生中斷，工作不能正常進(jìn)行，所造成的損失無(wú)法估量。因此，高層建筑內(nèi)電子信息機(jī)房的雷電防護(hù)，已越來(lái)越受到人們的重視。

巢湖市位于安徽省中部、江淮丘陵南部，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，受三面環(huán)山地形影響，雷電活動(dòng)比較頻繁，是我國(guó)雷電災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū)，年雷暴日數(shù)為30d，多出現(xiàn)在5-9月，6-8月為高發(fā)期。電子信息機(jī)房對(duì)雷電防護(hù)提出了更高更新的要求和挑戰(zhàn)，因此分析雷擊的破壞作用，提高高層建筑物內(nèi)電子信息機(jī)房的防雷技術(shù)應(yīng)用，確實(shí)做到建筑物內(nèi)機(jī)房電子設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷保護(hù)，具有重要的意義。

1.雷電流入侵電子信息機(jī)房的形式

雷電是產(chǎn)生于積雨云中的大氣放電現(xiàn)象。積雨云在形成的過(guò)程中，會(huì)有帶正電荷和負(fù)電荷的云團(tuán)，當(dāng)電荷積聚到一定的程度時(shí)，不同的電荷云團(tuán)間產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)擊穿空氣進(jìn)行放電，瞬間產(chǎn)生巨大的雷電流。而電子信息機(jī)房?jī)?nèi)有大規(guī)模的集成電路的運(yùn)用，而微電子集成模塊的耐壓及防雷擊沖擊能力不強(qiáng)，因而容易受到雷電波和雷電電磁脈沖的入侵而損壞，從而導(dǎo)致整個(gè)電子信息系統(tǒng)的癱瘓。雷電入侵電子信息機(jī)房的危害形式有：

1.1直擊雷

直擊雷會(huì)直接發(fā)生在建筑物的頂端，瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大電流會(huì)沿著導(dǎo)體進(jìn)入到建筑物的內(nèi)部，如果沒(méi)有避雷針/器等將電流引入到大地，直擊雷會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)通信的天線(xiàn)進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備的損壞，還會(huì)對(duì)人身造成嚴(yán)重的威脅。

1.2雷電波沖擊

雷擊瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大電流順著電線(xiàn)、天線(xiàn)等進(jìn)入到建筑物內(nèi)，會(huì)使內(nèi)部的電子信息設(shè)備及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)受到破壞，電路短路，甚至可能會(huì)造成建筑物的內(nèi)部起火。

1.3感應(yīng)雷

高層建筑物內(nèi)有電纜和電線(xiàn)，還有很多的金屬管道，受到雷擊，被避雷針引到地下的強(qiáng)電流會(huì)在建筑物的周邊產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓與建筑物周?chē)拇艌?chǎng)交互作用，會(huì)導(dǎo)致電子信息設(shè)備存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失。

1.4地電位反擊

避雷針引流到地表以下的強(qiáng)雷電流可能會(huì)出現(xiàn)反擊，從而讓地表防護(hù)網(wǎng)瞬間受到高壓，會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)機(jī)房的電子信息設(shè)備產(chǎn)生破壞。

2.高層建筑內(nèi)電子信息機(jī)房的雷電防護(hù)

隨著城市建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)快讀發(fā)展，電子信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會(huì)各行業(yè)及普通百姓日常生活中，這些弱電子設(shè)備是極易遭受雷擊危害而損壞的。電子信息機(jī)房所遭受到的雷擊影響包括直擊雷、電磁脈沖及電磁感應(yīng)，還有接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。因此，在高層建筑內(nèi)電子信息機(jī)房進(jìn)行雷電防護(hù)時(shí)，需要考慮這幾方面的綜合防護(hù)措施。

2.1直擊雷的防護(hù)

電子信息機(jī)房所在的高層建筑，在防直擊雷方面的設(shè)施應(yīng)該符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定和要求，在建筑物上安裝避雷針/帶/網(wǎng)，以及引下線(xiàn)，接地裝置和接地電阻等。否則需要按照規(guī)定進(jìn)行整改，減少建筑物遭到雷擊時(shí)，雷電流所產(chǎn)生的電磁脈沖、電磁感應(yīng)電壓以及雷電波入侵會(huì)對(duì)電子信息系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響。

電子信息機(jī)房盡量要選擇高層建筑內(nèi)較低的樓層，并選擇在樓層的中心部位，遠(yuǎn)離建筑物的外墻結(jié)構(gòu)柱子。因?yàn)楦邔咏ㄖ锏捻攲友b有接閃器，受到雷擊或者在建筑附近有落雷的時(shí)候，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)影響會(huì)比較大，樓層低的中央部會(huì)有一定的屏蔽作用，使磁場(chǎng)進(jìn)一步減弱，這樣利于保護(hù)機(jī)房?jī)?nèi)的電子信息設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.2雷電感應(yīng)的防護(hù)

在線(xiàn)纜引入到建筑物之前，需將電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)穿到鋼管之中后作埋地再進(jìn)行引入。低壓電源架空電纜在做埋地之前，需安裝I級(jí)電涌保護(hù)器，信號(hào)線(xiàn)進(jìn)入到室內(nèi)后，在進(jìn)入到設(shè)備端前，需安裝信號(hào)電涌保護(hù)器。架空的金屬管道在進(jìn)建筑物之前，要和防雷的接地部分作連接處理。建筑物內(nèi)部的弱電系統(tǒng)很容易受到雷電侵襲，因此需安裝符合防雷技術(shù)要求的電涌保護(hù)器。如果部分電纜電線(xiàn)不能夠全部埋在地下，需要埋地的部分所穿過(guò)的金屬管長(zhǎng)度大于2m以上。電源線(xiàn)、通信電纜的芯線(xiàn)以及電話(huà)線(xiàn)和電視傳輸線(xiàn)等電纜的芯線(xiàn)都需接上合適的避雷器，并將接地端連到統(tǒng)一的共用地網(wǎng)之中。

電子信息系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)路浪涌保護(hù)器要根據(jù)線(xiàn)路的工作頻率、傳輸介質(zhì)、傳輸速率、帶寬、工作電壓、接口形式以及特性阻抗等參數(shù)，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配浪涌保護(hù)器。電源線(xiàn)路的各級(jí)浪涌保護(hù)器，要分別安裝在被保護(hù)設(shè)備電源線(xiàn)路的前端，各級(jí)浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)平直，長(zhǎng)度要小于0.5m，當(dāng)電壓開(kāi)關(guān)型浪涌保護(hù)器至限壓型浪涌保護(hù)器之間的線(xiàn)路不大于10m，限壓型浪涌保護(hù)器間的線(xiàn)路長(zhǎng)度<5m時(shí)，需加裝退耦在兩級(jí)的浪涌保護(hù)器之間。

2.3等電位連接與接地

電子信息機(jī)房需進(jìn)行等電位的連接和接地。機(jī)房?jī)?nèi)的電子及電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜機(jī)架、金屬管槽、屏蔽線(xiàn)纜的外層、信息設(shè)備防靜電接地的安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地端等，均應(yīng)以最短的距離與等電位連接網(wǎng)絡(luò)的接地端進(jìn)行連接。等電位連接可通過(guò)焊接、螺栓連接及熔接三種方法，使用螺栓連接時(shí)要考慮螺栓會(huì)松動(dòng)，因此要焊牢栓緊，因?yàn)殂~的導(dǎo)電線(xiàn)能較好，使用多股銅線(xiàn)的彎曲也較方面。但在土壤中和建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的鋼筋進(jìn)行的連接要避免使用祼銅線(xiàn)，因?yàn)殂~電位和鐵電位不同化形成電池造成化學(xué)腐蝕。

防雷接地要和交/直流工作地、安全保護(hù)地共用到一個(gè)接地系統(tǒng)上，這四個(gè)接地的引線(xiàn)可與環(huán)形接地體相連形成等電位的連接，但防雷接地在環(huán)形接地體上的接地點(diǎn)與其他幾種接地的接地點(diǎn)間距離不小于10m，采用共用的接地系統(tǒng)，目的是為了達(dá)到均壓、等電位，從而來(lái)減小各種接地的設(shè)備間及不同的系統(tǒng)間存在的電位差，達(dá)到來(lái)保護(hù)電子信息設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的目的。

2.4屏蔽

現(xiàn)代建筑物多數(shù)都有各種各樣的電子電器設(shè)備、通信系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，內(nèi)部的電氣設(shè)備很容易受到電磁波的干擾，而這些電氣設(shè)備不耐壓，受到雷擊很容易被電磁波所影響。甚至，臨近的接閃都會(huì)讓電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，因此在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，主材料選擇為鋼筋，這樣的話(huà)，可能通過(guò)鋼筋在建筑物的內(nèi)部形成等電位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，發(fā)生雷擊時(shí)就能將產(chǎn)生的強(qiáng)電流分流，建筑物內(nèi)的總電場(chǎng)趨于零，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑物的保護(hù)。另外，不同的結(jié)構(gòu)所使用的鋼筋密度也各不相同，建筑物各部位的鋼筋密度，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇，這樣才能解決雷電流的分流，預(yù)防雷擊產(chǎn)生的電磁波。

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作者簡(jiǎn)介：壽江徽（1979-），男，浙江諸暨市人，本科，研究方向：公共氣象服務(wù)及雷電防護(hù)。