建筑弱电系统防雷设计研究

罗剑

摘要：科技日益发展，建筑智能化日益加深，电器产品也愈发的丰富和先进，电视天线、电话线、电脑网线等弱电线路的规划设计和施工已成为建筑电气工程的重要组成部分。随着人口的不断增加，建筑物总体量也不断增高，建筑面积不断扩大，建筑内各功能分区的应用也发生变化，这些对建筑物弱电系统避雷防雷的设计和施工提出了新的更高的要求和挑战。弱电系统运行的可靠性和稳定性直接受防雷设计有效性的影响。本文从我国建筑物弱电系统防雷设计的实际情况出发，对建筑物弱电系统防雷设计的必要性、防雷设计的原则以及弱电系统防雷设计措施等方面进行了阐述。

关键词：建筑物；弱电系统；防雷设计

引言

在建筑物设计过程中，电力系统一直都是建筑工程施工中的关键环节，在电力系统中，防雷设计又是重中之重，弱电系统的防雷设计是保障建筑物的电力系统可以被人们正常使用的基础。然而，目前建筑物弱电系统的设计安装比较凌乱，很多都没有按照规定标准进行合理的设计安装。而且很大一部分设施由于没有附带防雷设施，使得建筑物的弱电系统经常遭到雷电的袭击。弱电系统遭到雷电袭击之后，较轻的结果是一些设施被损坏，浪费人力物力，而严重的后果则是整个建筑物电力系统的瘫痪，建筑物功能不得正常发挥，甚至导致人员伤亡，造成巨大的经济损失和精神损失。所以加强对建筑物内弱电系统防雷设计的研究十分重要。我们知道，弱电系统防雷设计的质量、功用要与其造价相当，针对不同建筑物的弱电系统的防雷设计要求，要做出正确的设计系统的抉择，在降低造价的同时，使其能够具有很强的实用性和稳定性。

1弱电系统防雷设计的必要性及现状

建筑物防雷系统一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器是接受雷电流的金属导体，形式通常有接闪杆、接闪带和接闪网：引下线是负责把雷电流从接闪器引导接地装置的金属导体：接地装置则是埋在地下的接地导体和垂直打入地内的接地体的总称，它的作用是把雷电流疏散到大地中去。

众所周知，传统的防雷系统是由接闪杆、屋顶接闪器以及基础内的接地网组成的，从而保护建筑物及其内部的人员，使其不受雷电的损害。然而随着建筑物内电力系统越来越复杂，由雷电感应、电路浪涌以及电磁脉冲等引起的电子干扰，使得传统的防雷系统束手无策。因此，加强建筑物弱电系统的防雷设计十分必要。

建筑物的防雷设计可采取两种方法：一是找到弱电系统的合适位置安装适配的SPD，并且做好等电位连接：二是在弱电系统进线的时候引入穿钢管理，埋设长度在15m以上，并且做好等电位连接。然而在实际生活中经常可以看到，很多的弱电系统防雷设计图设计的不符合要求，往往一些图纸对于穿钢埋设和埋设深度都不做详细说明，因此，弱电系统防雷设计不仅十分必要，也任重道远。

2弱电系统防雷设计的原则

我们知道，雷击通常有三种形式：直击雷、感应雷、球形雷。直击雷是由于云层带电，与大地上某一点之间发生迅猛的放电而产生的现象。避雷装置可将其产生的高电压、强电流迅速引入大地，从而消除雷击的影响，起到保护作用。感应雷则是雷击在线路附近的物体或大地上，剧烈的电磁场变化对线路产生静电感应和电磁感应而形成的过电压，最高可达500-600kV。虽然在接闪杆的保护范围内，物体可免遭直接雷击，但“感应雷”可在电力、通信、网络、卫星天线及有线电视等线缆上产生高压感应和电流“浪涌”，并通过导线引入配电间、机房、办公室和住宅等，使电源、通讯及电子设备不可避免地受到损害。因此，防止这些现代社会的雷害显得十分紧迫和必要。球形雷是球状闪电的现象。

在施工过程中，设计弱电设备防雷时首先要完善弱电外部雷电防护，将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散。其次，要阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波。再者，要限制钳位被保护设备上浪涌过压过流幅值在设备可承受的范围。

要想使建筑物内的电子设备得到良好的保护，首先应该对其所处的环境和受雷电干扰的程度做出正确的客观估计。防雷设计作为电气工程的一项系统内容来考虑，与设备抗电压能力、出现过电压的概率、电压的幅值、网络结构、保护水平和接地等有关。防雷设计强调全方位的防护（包括接地、设备、传输线路和建筑物等）和综合治理，并且设计的成功与否还要看是否做到了科学、经济和实用。由于感应雷具有瞬时能量较大的特点，按照IEC国际标准中对能量采取逐级吸收的理论，以及防护区间的量级分类原则，需要进行多级防护。

3弱电系统防雷设计措施

3.1外部防雷措施

一个设计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，它可以在某种程度上有效地使建筑物免遭雷电的袭击。具体措施如下：

接闪器：雷雨天室外弱电系统容易受到雷电的袭击，为了避免这种情况，我们可以根据建筑物本身的情况，在合适位置安装接闪杆或接闪网，以达到避雷效果。这种防雷措施的工作原理是在安装了这些接闪器之后，在接闪器工作的一定范围之内，产生的雷电会直接通过接闪器被引入到地下，这样就可以有效地避免雷电对建筑物的破坏作用。

引下线：引下线的作用是为了把接闪器接到的雷电流安全地排到地下。在现实生活的设计安装中，建筑物内的钢筋通常是最常见的引下线。利用建筑物内现成的钢筋作为引下线，不仅可以极大地节约工程的造价，还能够达到有效防止雷电从建筑物侧面袭击的效果。在设计安装时，人们通常使用多根引下线共同作用，这样可以有效提高引出电流的概率，使其防雷更具有可靠性。引下线根数、粗细以及密集程度也能对引出电流产生影响，我们可以通过对这些变量进行控制，进而来控制感应范围以及引下线所起到均匀分摊电流的作用，有效提高可靠度和安全度。

接地装置：众所周知，任何防雷设备最终都需要通过接地装置来把雷电流排到大地中去，所以接地装置的科学性合理性十分重要。弱电系统的接地装置主要是由以下几个部分组成：一是接地线，接地线网采用矩形铜排连接成，沿建筑物布线系统进行接地线走向。二是接地体，可选用3根外表镀锌的圆钢、角钢、扁钢、钢管等材料制成，作垂直水平或耙形埋设：一般可在建筑结构四周设置4个接地体，每一接地体与地网线相连且设置检测点，这些接地体与地网线通过可靠连接后使整个建筑接地系统连接成一个系统网。

3.2内部防雷措施

设计安装内部防雷设施，在当建筑物遭受雷击时，内部防雷设施会立即排放雷电流，以达到保护室内弱电系统不受损坏的目的。其具体措施有以下几点：

在电源出设置多级防护：实施电源防护的常用做法是设置浪涌保护器，其设置地点是在电源引入电柜处，这样就可以对电源实施一级保护，于此同时我们还可以在重要的楼层或重要的电气设备电柜处设置保护器实施二级的保护，甚至对一些高端的精密仪器加设浪涌保护器实施第三级的保护作用。通过这样的层层保护，可以提高防护的稳定性，效果明显。

信号防护措施：在做好电源防护之后，我们还应该采取一系列的信号防护措施。其通用的做法是设计安装一些列的粗保护和细保护相结合的大流量电路系统，我们采用臂电道路将信号线路上的雷电流排泄到接地系统，以此来达到良好的弱电系统避雷效果。总之，当前防雷工作的重点就是建筑弱电系统的防雷，在防雷的工作中我们要加大对这一板块的研究投入，不断的提高弱电系统防雷设备科学性合理性，不断地完善防雷设施的建设，提高防雷效果。

4结语

雷电这一自然现象会对建筑物以及其弱电系统造成带来的危害，通常来说，雷电对弱电系统损害方式和途径也有很多。因此，我们应该要做好建筑物弱电系统防雷设计的研究，这不但可以达到保证整个建筑功能正常供人們使用的要求，而且也可以促进整个弱电系统保持稳定性安全性的必然选择。在对建筑物弱电系统进行防雷设计的时候，要综合考虑到建筑物自身的特点和弱电系统的实际情况，采取科学有效的措施，做好弱电系统防雷设计工作，从而为建筑物功能正常发挥和人们生活质量提高奠定基础。

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2020-03-11