建筑弱电系统防雷设计

建筑弱电系统防雷设计

姚聪

身份证：21088219881014182X

摘要：近年来，建筑弱电系统防雷设计问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相弱电系统关内容做了概述，分析了弱电系统遭受雷击损害的原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了现代建筑弱电系统的防雷设计措施，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：建筑；弱电系统；防雷；设计

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，建筑弱电系统防雷设计的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对弱电系统防雷问题的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化弱电系统防雷设计工作的最终整体效果。

2弱电系统概述

雷电的发生对于建筑尤其是高层建筑的威胁是巨大的。建筑遭到雷击所带来的损失不可估量。因此，在建筑的设计中，要加强弱电系统的防雷设计，保证建筑免受雷电的袭击。

根据电力的强度大小可以将电力分为强电和弱电两种类型。建筑电力一般是指50Hz的高压交流电以及220V以上的电力。其主要作用是将电能提供其它用电设备，比如照明电力设备、空调等。智能化的建筑弱电又可以分为两种类型：

2.1按照国家规定的电压安全等级，来控制建筑体中电压的低电压电能，其分支有直流电以及交流电；

2.2能够携带信息的电能，比如图像、声音、数据资源（电视、计算机信息、电话）等。在大型建筑的电力系统中，36V及其以下是属于安全电压范畴。一般用户电使用的高压线路比如电压是380/220V的电压线路，这些都被称作是低压配电线路，也就是说其最高电压值是在家庭使用中的最高电压。在家庭中的高电压通常指的就是家用电器的使用，比如热水器、空调等高压电气设备。只有在这些高耗能电器在使用中才会达到高压配电。

3弱电系统遭受雷击损害的原因

避雷针能防止直接雷击，但不能阻止雷电感应过电压、操作过电压、零电位漂移过电压，以及因过电压在泄放电流时在其周围所产生的很强的感应电压，而这些过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。雷电造成的危害是难以避免的，尤其对计算机网络系统的危害更大。据研究表明，当磁场强度Bm≥0.07×10～4T时，无屏蔽的计算机会发生暂时性失效或误动作；当Bm≥2.4×10～4T时，计算机元件会发生永久性损坏，而雷电电流周围出现的瞬变电磁场强度往往大于2.4×10～4T，因此，有效地防止雷电对弱电系统设备所产生的危害，是保证弱电系统设备安全、稳定运行的重要前提。除直击雷外，雷电作为电磁干扰源，主要以雷电电磁脉冲（LightningElectromagneticPulse，LEMP）的形式入侵弱电系统，其传播途径主要有传导耦合和辐射耦合两类。弱电系统遭受雷击损坏的原因主要有五个：（1）直接雷击；（2）雷电通过各种通信线路（天馈线、电话线、网络线、数据专线等）传入系统而损坏设备；（3）雷击建筑物或邻近地区雷电放电，内部计算机系统网络环路由于空间电磁感应产生瞬态过电压而造成损坏；（4）雷电通过供电线路引入系统电源，导致设备损坏；（5）电位反击造成设备损坏。

4现代建筑弱电系统的防雷设计措施

4.1接地

接地系统是防雷设计中比较重要的环节，其中接地系统可以分为雷地、保护地以及直流地。在进行防雷设计的时候，由于防雷接地问题相对比较复杂，这样就一定要采用科学的方法对其进行处理。同时就现代建筑来说，由于建筑物受到四周建筑的影响比较大，所以通常情况下，防雷地是与保护地共同利用大楼基础钢筋网来进行接地处理的，并且电源采用的是TN-S系统，对底层变电进行设置等来引出各个接地。再次，由于防雷接地系统可以利用建筑基础钢筋网作为自然接地网，所以可以在柱子钢筋内部进行防雷接地设计，这样就可以引出下线，并且还可以直接连接屋顶接闪器，从而楼层钢筋就可以形成防雷电位面。例如“如果建筑物的高度超过30m，那么每隔三层就可以利用圈梁钢筋，这样就可以形成法拉弟笼结构，从而就有效的提高了防雷接地体系的严密性。如果工作地和变压器的中心一起进行接地，并且将其连接在电位铜排上，这样就可以在电位铜排上引出PE干线，并将其敷设在强电竖井中；做好这些工序之后，就将其引入到各个楼层中，并且每一层楼都设置与其相应的电位铜排，这样做的目的就是为了能够连接设备外壳以及四周不带电导体，从而就可以形成交流设备保护地。最后对电子设备进行保护接地的时候，要先在电位铜排上引入另外一根PE干线，并且将其敷设在弱电竖井，再将其引入到与其相对应的楼层中。此外，还要在电子设备四周设置等电位铜排，从而就可以连接电子设备外壳和一些不是带电导体。

4.2等电位连接与屏蔽

在防雷设计中，对等电位进行连接是为了有效的降低各个弱电设备、建筑物金属构件之间受到雷电袭击的电位差，所以如果室内有弱电设备，就一定要设置等电位连接带，并且还要将其与机柜、电气以及机架等进行连接。同时为了防雷安全，等电位连接带一定要与防雷地进行等位连接，这是进行雷电防护的基本原则。但是从弱电系统的实际情况来说，一般电系统都是独立的进行接地的，并且与防雷地是相互隔离开来的，这样可以保证电位的稳定性。对于高层建筑来说，这种连接的方法可以能造成反击的效果，所以一定要严格按照有关技术规范来进行操作。

在进行防雷系统设计的时候，还要采取一定的屏蔽措施，这样做的目的是为了阻挡电雷击中建筑物引起的电磁脉冲辐射等，主要是对弱电系统、建筑物以及线缆等采取安全可靠的屏蔽措施。同时在进行设计的时候，各种类型的缆线都要采取屏蔽电缆，或者是在线缆上穿金属管，这样可以保证屏蔽层两端都可以进行接地。此外，对于一些特殊的地方和场所，例如：电机房，要严格按照屏蔽机房的具体要求来进行设计和施工。

4.3过电压保护

其一，通常情况下，建筑物受到雷电袭击，其主要是雷击方式是楼顶直接击中，或者从高层侧面击中，这个时候的雷电波是自上而下进行传播的，并且对楼顶产生了比较严重的过电压威胁，这样楼层越低的建筑物影响就越小，所以楼顶应该是第一级的过压保护点，并且要遵循自上而下逐级配置的原则。

其二，在对高层建筑进行防雷设计的时候，因为建筑物上部有很大的侧击雷可能，所以与其相应的雷击就会受到弱电系统上、下、左、右等四个方向的影响。同时接地系统在与四周的防雷地进行连接的时候，可能会受到雷电的袭击，从而就拉近了雷击点与下级防雷器之间的距离。但是这个时候下级防雷器的流通量又低于上级防雷器，就造成了防雷器的严重损坏。因此，在高层建筑中进行防雷设计的时候，一定要配合好电源系统多级化。

5结束语

综上所述，加强对建筑弱电系统防雷设计问题的研究分析，对于其良好设计效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的建筑弱电系统防雷设计过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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