如何做好建筑电气工程的防雷工作

摘 要:下文主要结合笔者多年的工作实践经验,针对建筑电气工程工作的防雷问题进行了分析,并提出了一些自身观点。希望通过以下分析,能与各位同仁相互交流,同时今后也能够为类似的工程提供一些借鉴与参考。

关键词:雷击;危害;防雷系统

随着社会经济的飞速发展和城市化建设进程的不断加快,越来越多的高楼大厦出现在现代化城市中,相较于传统的低层房屋来讲,这种具有钢筋混凝土结构的高层现代化建筑更容易在雷雨天气遭受雷击灾害,尤其是建筑中存在着各式各样的电气设备和错综盘杂的电力线路,更容易引起事故,造成不可估量的经济损失,甚至是人员伤亡。然而电力的普及与应用给人们的生活带来很大改善,尤其是在科技的推动下,各类电气设备,电子产品等需要电力供应的产品设施越来越多的服务在人们的日常生活中,保证正常持续的电力供应成为关系国计民生的一项基本内容。而在建筑物中的电力配送过程中,防雷工作极为重要。因为任何一段输电线路遭受雷击的破坏都会影响到大面积的供电稳定性。笔者结合自身多年的经验,深入研究了建筑防雷的相关问题,并提出一些自身观点以供参考。

1、雷击的危害

雷电是一种人类无法控制也是比较常见的自然现象,雷电是由云层中带有大量正负电极的雷雨云在达到一定强度时产生放电而产生的,雷电可以释放出大量的能量,带来强大的电流冲击和电磁辐射,有时候会给地面上的建筑或生物造成很大危害。一般雷击的危害可以分为直击雷危害、感应雷危害和浪涌三种类型。

1)直击雷危害

闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上,产生电效应、热效应和机械力,其破坏作用很大,此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。能直接造成被击建筑物燃烧、起火、爆炸,如果直接击中人畜则会造成人畜的伤亡。直击雷可直接作用在构筑物上,也可通过架空线路、露天的金属管路等途径侵入。

2)感应雷危害

雷电感应的危害是指闪电放电时,在附近导体上产生的静电感应和电磁感应,它可能使金属部件之间产生火花,对设备尤其是电子设备会生产很大的危害。其入侵途径为:避雷针产生二次感应雷击效应,雷电电流经过避雷针导地时感应到传输线上;通过电源线、信号线或天馈线引入感应雷击;地电位反击引入感应雷击。

3)浪涌

在雷电危害中,最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化,从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备造成设备损坏等事故。

2、建筑物综合防雷系统

随着科技的不断进步,电子产品及其应用也在不断发展,然而高科技电子设备应用的特点也给雷电危害带来更多的可乘之机。因而在现代的建筑电气工程防雷系统中,单单只使用避雷针的传统防雷措施已经远远不能满足需求,而是对建筑物实行综合防雷,进行外部防雷和内部防雷装置,并对智能建筑物中的电气设备采取单独防雷措施,以保证人们的正常生活。

1)外部防雷

①接闪器。是指直接接受雷击的避雷针、避雷带(线)、避雷网,以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。它位于建筑物的顶部,其作用是把雷电流引下。在选用接闪器时要综合考虑其用材规格、形式、耐流耐压能力、连续接闪效果、耐腐蚀程度、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。②引下线。是指连接接闪器与接地装置的金属导体。用于将雷电流从接闪器传导至接地装置。引下线的粗细和数量直接影响分流效果,引下线越多,通过的雷电流就越小,其感应范围也就越小。③接地装置。接地体和接地线的总和。位于地下一定深度处,它的作用是使雷电流传导及散流入大地。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置,否则可做周圈式接地装置,但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边。

2)内部防雷装置

①等电位连接系统。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体,建筑物内就不会产生不同的电位,对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。为满足防雷装置的要求,应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起,同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起,使整个建筑物成为良好的等电位体。②共用接地系统。将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线(PE)、等电位连接带、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置等连接在一起。共用接地系统能有效地将雷电泄入大地、达到均压、等电位以减小各种接地设备之间、不同系统之间的电位差。③屏蔽作用。屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。现代的建筑大多是采用钢筋混凝土的结构,正好可以利用钢筋混凝土结构内的钢筋,在建筑主体结构施工时,将钢筋制作成六面提的网笼,然后再向其中浇筑混凝土,这样就形成了笼式避雷网,从而实现良好的雷击屏蔽效果。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。④浪涌保护器。浪涌保护器可分为电源浪涌保护器、天馈浪涌保护器和信号浪涌保护器。建筑物内有价值较高、影响较大的信息电子设备或电力电子设备,其耐受雷电电涌的能力大大低于常规电气设备,加装浪涌保护器是用来限制雷电引起的瞬态过电压,其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

3)智能建筑中的特殊防雷

智能建筑是指通过联合建筑自动化、办公自动化和信息通信系统这三个系统为一体的现代化建筑结构,由于智能建筑的系统中大量的运用到电子设备,而这些电子设备的特性决定了其更容易受到雷击影响,而且比起一般建筑遭受雷击危害的后果更加严重。因此,在智能建筑中,要采取更多的防雷击措施。对电源系统和信息系统实行分级保护,采用等电位联接方式,加强传统防雷装置传统避雷针在引雷后会引发地电位反击和二次雷击效应。

3、结束语

综上所述,随着科技的发展,建筑电气工程中的防雷技术得到了很大的提高。防雷工程的有效实施对于现代信息化为主流的新型社会发展有着重要的现实意义,由于防雷技术涉及到的学科知识面较广,系统较为复杂,在未来的发展中,还需要不断结合新的信息技术,不断实践和完善防雷技术理论,综合设计最新最优质的防雷工程,使防雷设计和实施更加规范化、科学化、经济化。

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