建筑物防雷击电磁脉冲设计存在的问题探析

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摘要：本文首先对建筑物防雷击电磁脉冲设计中存在的问题进行了简要描述，然后从电源防雷、防护信息系统、等电位的连接几个方面提出了一些具体的看法、相应的规范和要求，并提出了该采取怎样的措施对其进行防护。

关键词：电磁脉冲；建筑物；雷击

一．概述

近年来，不管是智能住宅还是智能大厦，这些建筑物当中都不可避免的包含很多的信息系统和电子装置，比如：计算机、电视、电话等等。在日常生活中，普通居民的房屋中也有很多电子产品存在。这就要求建筑物的防雷设计要有新的突破和研究内容，就目前来看，还有很多问题存在于建筑物防雷设计当中，大多数建筑物仅仅设计了防直击雷，而很少有或者没有对防雷击电磁脉冲进行设计。

二．电源防雷

由统计结果可知，大多数（大概百分之八十左右）的雷击灾害均发生的原因都是雷击电磁脉冲，其英文缩写为LEMp，其中约为70％的又是因为电源线路而造成。由此看来，减少雷击电磁脉冲的措施即是有效的电源防雷措施。《建筑物防雷设计规范》对电源防雷做了相应的规定，该规范GB 50057-94，2000版，下面简称为GB50057-94。对于那些低压电源的电缆全长埋入建筑物当中的，应将护套钢管与金属屏蔽层进行接地处理，应对第一类和第二类的防雷建筑物安装电压保护器。对于架空低压线而言，它的转换埋地电缆的转换处应该装上电压保护器，其埋地电缆长度应该大于 ，对于第一类和第二类的防雷建筑物，它们的长度应大于15米，对于架空低压线，安装电压保护器应该在入户的地方。而对于那些信息系统，安装电压保护器要在各防雷区的交界处，还要对其分别安装，除此之外还应选择相应的雷电通流量。电源防雷的详细规定应有专业的相应规范。很多设计人员的观点是：仅仅将电源埋地即可，不用再对SPD进行安装。其实这种想法是错误的。在规范中，将“宜”的解释为：意义是允许在可选择的范围内，在条件允许的情况下，应该先这样做。为了将远处雷击导致的雷电波侵入与雷击电磁脉冲辐射进行屏蔽，采取将屏蔽电缆全长进行埋地的做法，屏蔽效果良好，这样也能对电气设备进行有效的保护。但是，埋地电缆有残存雷电过电压，这对于信息系统及其电子设备是极其危险的。而且，它对于那些由近处的雷击而引起地的雷电感应及其电位是没有反击能力的。由最近几年的调查结果显示可以看出，低压电缆完全是全长都埋进地中然后再进至建筑物，这导致了雷击事故的发生。但是，雷电过电压可从电源的线路进至雷击附近的几百米范围内，这是非常危险的，有可能会损坏电子设备，甚至有可能击毁电源的开关。所以不能为了减少经费的支出，不对屏蔽电缆进行有效的使用，更不能仅仅在入户段使用保护钢管，其长度也要有保证，不能仅有1米到2米，甚至几十厘米，根本无法起到屏蔽的作用。为使雷灾的损失降到最低，在电源的总配电处，对于普通的建筑物，最少要保证安装一级电压保护器，而智能建筑则要依据要求安装多级电压保护器。

三、防护信息

系统现代的一些建筑，即便是很普通的住宅，也会有很多的信息系统，比如：有线电视、消防报警和控制系统、门禁对讲系统等，对于综合性的办公大楼、智能大厦而言，其信息系统就更多了。每次雷击时，很多信息系统的设备都会遭到严重的损坏。为了对信息系统防雷问题进行有效的解决，在2000年的修订条文当中，增加了相关的雷击电磁脉冲的防护内容。GB 50057-94中规定，为了使电磁干扰得到有效的减少，可以采取的措施有对房间进行屏蔽、对建筑物进行屏蔽和对路线进行屏蔽。对于屏蔽层的最低要求，两端是务必接地的。对于那些穿过防雷区的界面物体，比如：所有导电物、通信线等等，都要在界面处对其进行等电位连接，还要对通过等电位的连接接线夹及其SPD的雷电流进行合理的估算。对于信息系统的防雷，相关的一些专业规范也有明确规定。在“有线电视系统工程的技术规范”、“计算站场地安全要求”、“通信局雷电过电压保护工程设计规范”均有十分专业的规定。设计系统的防雷时，要有合适的措施和方法来防止直击雷、雷电的侵入波、感应雷等雷电干扰，天馈线是要进入前端的，应对其安装相应的避雷器。架空电缆要安装避雷器，其线路中的金属管道、架空电缆的吊线两端都应该进行接地处理，进入建筑物时，电缆线的屏蔽层是要接地的，还要设避雷针。浪涌电压吸收装置要在雷击频繁的区域装设很有必要。对于闭路应用电视，架空电缆在进入监控室时，其入室端、旷野、比其他建筑物高的摄像机电缝端，均应该设置相应的保护装置以达到避雷的目的。对于公用建筑而言，其计算机管理系统也要设置防雷装置，比如由室外进户的信号电缆。通信局的防雷系统，对电源线、天馈线、遥控系统等等都做了详细规定。对电力电缆和综合布线电缆的间距做了相关规定：电磁的干扰场强比三V/m大时，就应该进行屏蔽措施的防护，同时要保持良好的接地状态， 在电缆由建筑物的外进至其内时，要采取过流、过压的措施进行合理的保护。就目前的情况来看，很多建筑物的防雷设计根本没有考虑该怎样有效的防护信息系统，这种防护不仅仅是专业部门应做的。对于信息系统的防护，要采取相应合理的综合防护措施，比如建筑物的屏蔽、合理布线、线路屏蔽、在合适位置对SPD进行等电位连接的安装。这样可以使LEMP的危害减少。在进行建筑物的防雷设计时，要全面细致的综合考虑该如何合理布线、屏蔽、预留等电位连接扳的措施。在对土建进行施工的同时，安装要同步进行，安装设备、装修建筑物及其机房的时候，要对SPD的合理选择与安装进行慎重的选择，还要考虑等电位的连接是否符合要求。综上所述，信息系统综合的防雷系统就相对较完善了，以后再进行来改造也能是投资节约、效率提高。四、等电位的连接等电位连接指的是为了减少雷电流所引起电位差而采取的重要措施。2000年的修订条文明确规定并指出：对于防雷区域的交界处、防雷区的内部而言，要对信息系统进行等电位连接。等电位连接方式有三种， S型的星形连接或者M型的网形连接，也可以采用两者的组合进行连接，要选择合适的位置，对等电位的连接板进行预留，还要注意的是SPD两端引线应尽量短一些。很多建筑物只是考虑接地的这一点做法，所以仅有总等电位的连接。没有依据LEMP的需要进行合理的局部等电位连接。信息系统等电位的连接采用何种方式应根信息系统工作方式、分布形式、面积等进行综合的考虑和分析，不仅要考虑总的等电位连接还要对局部的等电位连接进行考虑。接地线要保证尽可能短与直。在基础接地体中，只引出一总的接地端子，避免使LEMP防护有困难。M型的网形或组台连接适用于那些高频的系统、分散系统、高层建筑、大型系统等等，要充分利用建筑物内部的柱主筋或者均压环，在信息系统机房中，估计比较合适的位置，将等电位的连接板进行预埋，以便对防LEMP的设施进行合理的安装。

参考文献

[1]GB50057-94建筑物防雷设计规范[s].

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[6]03D501-3利用建筑物金属体防雷及接地装置安装[s].

[7]北京华云克雷雷电防护工程技术有限责任公司等.防雷技术标准规范汇编(2011版).[s]