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1引下線
引下線是避雷裝置的中端部分,一般是將建筑物主體結構的柱主筋或者剪力墻中鋼筋作為暗裝引下線,此外還可以利用建筑物的一些金屬構件作為引下線。引下線一方連接接閃器,另一方連接接地裝置,能夠起到分流雷電的作用。由于引下線的粗細、數量和間距都會影響分流的效果,因此在設置引下線時,要盡量多的增加引下線數量且均勻對稱的布置,最少不能低于2根,降低每根引下線承擔的雷電流強度;引下線間距要適當的減少,最起碼不能超過規定的數值,以降低引下線的電感電壓值。在智能建筑中設計安置接地裝置時,最好將建筑柱子、樁基內的鋼筋或者底板基礎內的鋼筋作為接地裝置,形成一個聯合接地裝置體。防雷接地裝置應該盡量的使用基礎接地體或者也可稱為自然接地體,但是需要注意,當以防水水泥、鋁鹽酸水泥、異丁硅酸鹽水泥等人造材料水泥作為鋼筋混凝土基礎,或者當基礎外表面被塑料、橡膠等防水材料覆蓋、涂有瀝青質防水層且周圍土壤的含水量低于4%時,就不可以用樁基內的鋼筋混凝土或者底板基礎內的鋼筋混凝土作為接地裝置,而是應該另作處理。接地裝置效用發揮的好壞還與接地電阻有關,所以對避雷系統接地裝置的接地電阻值也是有一定要求的,一般來說接地電阻越小越好。
2建筑物內部防雷
智能建筑內部防雷系統,是針對于建筑物內的比較容易受過電壓或者過電流破壞的弱電設備,尤其是雷電磁脈沖輻射對電子設備帶來的影響所采取的增裝過電壓保護裝置,這樣可以提高設備過電壓和抗電磁干擾的功能,使電氣設備免受損壞。本文分別從屏蔽、等電位聯結和電涌保護三個方面對建筑物內部防雷技術措施進行簡要介紹。
2.1屏蔽屏蔽措施的實施可以有效的減少雷電電磁脈沖輻射對電子設備的干擾,屏蔽設施效用的發揮既與屏蔽體本身有關,還與防過電壓、等電位聯結和接地裝置有關。屏蔽主要有電場屏蔽主要有電場屏蔽和磁場屏蔽。針對智能建筑的有效防雷接地技術屏蔽措施一般有建筑物屏蔽、設備屏蔽和各種線纜及管道的屏蔽,為了增強屏蔽雷電磁脈沖輻射能力和防止雷電反擊,鼓勵采用金屬管布線將需要保護的電氣設備包圍起來,此外還可以設置合適的路徑,實現線路屏蔽的作用。這里需要注意的是,電氣線路的主干線盡量不要與引下線平行,也要避免靠近引下線柱筋的位置,以實現良好的屏蔽效果。
2.2等電位聯結等電位聯結,是用導線或過電壓保護器將建筑物內的金屬物,如混凝土鋼筋、自來水管、煤氣管、金屬門窗、各類金屬管道、電線電纜、以及各種防雷建筑物接地線連接起來,將整個建筑物形成一個統一良好的導電體。等電位聯結之所以這么重要,是因為等電位聯結可以消除建筑物內的電子設備以及系統與所處建筑物的各導電部分的電位差。根據網絡接地是單點模式還是多點模式以及信息系統設備信息頻率,選擇合適的等電位聯結網絡形式,就智能建筑物而言,SM型混合等電位聯結網絡模式比較有效、比較實用。
2.3電涌保護設置電涌保護器是智能建筑物雷電防護措施中不可或缺的一項關鍵措施,電涌保護器一般設置在建筑物的不同防雷區界面以及特定的需求位置上,綜合考慮智能建筑的特性和安全系數,設置的電涌保護器一般以并聯型電源電涌保護器為主。
3對防雷接地技術的討論
智能建筑防雷接地技術的設計和實施是為了可以迅速將雷電流泄入大地,實現過電流和電壓的分流,以減弱甚至消除雷電流對通訊信號和電氣設備產生的破壞性威脅,但是由于目前技術的尚未完全成熟,有時候會產生一些不良的反作用,最主要的是地電位反擊問題和變壓器損壞問題。
3.1地電位反擊
地電位反擊是指當雷電流沿著接閃器和避雷設備(如避雷針、避雷網和避雷帶)向地面分散電流時,由于雷電流分布在接地裝置每個部分上的電壓降是不相等、不均勻的,所以就會造成接地裝置每個部分上電壓值是不相等的,同時又由于接地裝置內含電阻的因素反而使得建筑物的地電位升高,這就形成了地電位反擊的問題。地電位反擊一般發生在一下三個方面:第一,電源供電線路和相連的電源變壓器上;第二,引入(出)建筑物內設備的通信、控制、信號和數據采集等線路和連接在這些線路上的接口設備;第三,又建筑物外引入到建筑物內的各種金屬線路,包括金屬管道和電線電纜。地電位反擊的作用加上聯合接地的作用,地電位的升高同時還會造成電流釋放的瞬間性和突發性,大大增加了電氣設備短路的風險,嚴重時,更會致使建筑物內電氣設備損壞和毀壞、接地系統擊穿損壞以及系統癱瘓等嚴重后果。
3.2變壓器損壞
智能建筑防雷接地措施中變壓器的損壞一般分為兩種類別:一種是正變換過電壓,另一種是逆變換過電壓,正、逆變化過電壓通常是由于雷電流的入侵會擊穿損壞了變壓器的高壓段線阻或者高壓端繞組而造成的。此外,其他原因造成的接地設備電阻的增加也會引起變壓器的損壞。眾所周知,如果接地設備電阻增加,那么當雷電流經流接地設備時由于電阻增加的原因會使得變壓器外殼電位和電壓的升高,而一旦升高到突破了變壓器外殼能承受的電壓數值范圍時便會引起變壓器的損壞。造成接地設備電阻增加的因素有很多,其中最重要的是接地裝置埋藏的深度不夠,使得保護接地設備長時間的直接或者間接暴露在空氣中,從而受到空氣和周圍環境的嚴重污染而出現斷裂、磨損的損壞問題。
4解決防雷接地技術問題的措施
4.1對地位反擊問題的措施
為解決地電位反擊的問題,我們可以著手從以下幾個方面進行處理:首先,設計并確保合理的安全距離。為了防止地電位反擊的反擊,要確保金屬結構與其他設備,金屬結構包括各種接地裝置與構架,務必和防雷引下線或者避雷系統之間有一個適當的安全間隙距離;還要確保防雷接地網與其他的接地體之間保持合理的安全間距,否則必須將兩者結合形成一個共用接地系統。其次,不同性質、不同類別以及具有不同耐沖擊過電壓能力和抗擾度的接地系統各自都應該采用多點接地。最后,這也是應用范圍最為廣泛的防地電位反擊措施,在設備的電源供電線上加裝電涌保護器或者加裝電源隔離變壓器,實現高電位引入瞬間的電壓均勻化,而且后者的經濟成本比前者要低。
4.2應對變壓器損壞問題采取的措施
在工程的實踐中已經積累了若干解決變壓器損壞的措施和辦法,其中最常見、最有效的辦法是確保避雷設備的連接線在符合要求的前提下盡可能的短。此外,我們也可以采取以下方式來解決變壓器損壞的問題:在變壓器的低壓端或者低壓端繞組增加安裝避雷裝置;在變壓器的高壓端或者高壓端繞組增加安裝電抗線圈;為了避免雷電流的經流對在變壓器裝置上產生的壓降,我們還應該將避雷裝置的接電線路和變壓器低壓繞組的中性點以及變壓器的金屬外殼連接在一起。
5結語
綜上所述,雷電對智能建筑的損害是多方面的,而且是破壞性極大的,因此在智能建筑物設計階段和施工建造階段,要充分做好防雷接地技術的設計并將其完整實施,綜合利用接閃器、引下線和接地裝置等外部防雷接地技術措施和屏蔽、等電位聯結和電涌保護等內部防雷接地技術措施,并不斷的完善成熟相關技術,將防雷接地技術可能造成的弊端降低到最小值,使智能建筑真正實現智能化安全。
作者:庾炯基詹樹來張智育單位:東莞市防雷設施檢測所