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智能建筑电子信息系统防雷保护应注意的几个问题
xiao_xiao1 发表于 2009/10/16 12:56:13 554 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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关键词：智能建筑 电子信息系统 防雷 注意问题
近年来，由于高层建筑的不断兴建以及建筑向智能化方向快速发展，信息技术日益普及，各种先进的电子设备广泛配备于各类建筑中。智能建筑的最大特点是内部配备了大量的电子信息系统。
由于电子设备普遍存在着绝缘程度低，过电压和过电流耐受能力差，对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、接收天线、金属管道和空间辐射等多种途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如果保护措施不当，这些雷害轻则使电子设备工作失灵，重则使电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。因此，现代建筑防雷设计除考虑建筑物本身的直击雷防护外，还必须高度重视雷电电磁兼容性。本文在总结大量防雷工程实践经验的基础上，针对室内电子信息系统防雷保护措施存在的不足，提出以下几点应注意的问题：
一、应注意建筑物常规防雷方法的特点与存在的不足
常规防雷方法主要是防直击雷的危害，其保护措施主要是装设避雷针（网、带），利用避雷针的引雷效应，把雷电引向自身来完成其周围保护区范围内的被保护对象免遭直接雷击。美国国家雷电安全研究所（NLSI）主任兼首席执行官Richard Kithi通过大量雷击实例分析指出[1]：富兰克林1752年发明的避雷针在今天看来，当雷电直击普通建筑物时这种“传统智慧”对防火是有帮助的，而对于内部存放电气、电子设备或易爆、易挥发可燃物质的综合性设施，这种有248年历史的发明设计则引起人们的质疑…。实践证明这种常规防雷方法在有效保护建、构筑物的同时还会产生二次效应，尤其是产生的感应脉冲过电压（感应雷）和增加雷击概率对建筑物内的电子信息系统是有害的。
当一个30kA的中等雷击中避雷针并在与其距离为a的平行导体上感应出的脉冲电压uj见下表:
a(m)
10
50
100
200
300
400
500
uj(Kv/m)
9.5
5.8
4.2
2.5
1.6
0.9
0.4
从表中不难看出，避雷针周围500m范围内的电子信息设备都受感应过电压的危害，距避雷针越近，uj值越大，电子信息设备遭受破坏的可能性越大。
另外，雷击概率N与避雷针高度h2成正比，国防科工委设计研究院研究得出如下关系式：
N=0.015TK1K2h2×10-4（次/年）
[N—雷击概率（次/年）；T—年雷电日数（日）；K1—落雷不均匀系数，易受雷击的建筑物K1=1.5~2.0 ；K2—建筑材料影响系数，金属材料K2=1.5，非金属材料K2=0.15；h—避雷针高度(m)]
由此可见，建筑物常规的避雷针（网、带）保护，其引雷效应使直接雷击概率增加，也使感应雷击概率增加，其负面影响可想而知。
二、应注意建筑环境内电子信息系统各项防雷措施的相互配合
室内电子信息系统防雷能力的优劣可以用电磁兼容（EMC）指标综合评价。电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。要提高室内电子信息系统的电磁兼容能力，既要在均压、接地、屏蔽等防雷措施上下功夫，还应注意彼此间的相互配合。通过审核一些建筑电气设计与施工图纸以及现场检测，发现普遍存在以下问题：
1. 设计与施工人员对均压概念理解有偏差，缺乏系统性（systematic）思路
均压措施是将室内的设备、组件和元件的金属外壳或构架连接在一起，并与建筑物的防雷接地系统相连接，形成一个电气上连续的整体，这样可以在发生雷击时避免不同金属外壳或构架之间出现暂态电位差，使它们彼此之间等电位，并维持在地电位的水平。许多新建建筑物一般只对进入室内的各种金属管道，如水管、供热、供气管以及通讯信号和电源等电缆金属（屏蔽）护套进行等电位连接，忽略了从室内引出的各类管线也应采取同样的措施。为提高均压质量，应注意尽量采用导电性能良好的金属薄板做均压带或均匀母带（如铜），其寄生电感及与金属面之间的接触电阻应尽可能小，形状应尽量短而宽，保持直线，避免弯曲，并要有足够的通流容量。值得指出的是，电源、信号、数据、通讯等屏蔽缆线除应另加专门的保护装置外，还应与保护装置一并接入均压带。
2. 应注意共同接地（common earth）给电子设备所带来的副作用
国内外现行许多技术标准或规范都推行共同接地的做法，但实践证明“共地”也会带来一些副作用。共地时雷击暂态大电流可以通过电路的耦合对电子设备形成干扰或产生过电压；雷电流流过接地系统所造成的暂态高电位也能通过各种电源线、信号线或金