摘 要：雷电会对建筑物的电子设备人造成危害，因而在建筑物的工程设计中，通过应对不同的雷击形式设计相应的电子设备防雷系统可以最大程度地避免或减轻雷电对建筑物中电子设备的危害。本文通过分析不同的雷击方式，分别对应的建筑物电子设备防雷系统中的天网、地王以及内部网进行阐述，以避雷针等实际例证分析电子设备防雷系统的设计与施工问题并提出相应建议。
关键词：电子设备； 防雷系统 自上世纪六十年代以来，随着现代电子科技的发展，各领域中的电子设备不断增加，应用日趋广泛，相应的，电子设备的安全系统也是各界人士关注的焦点，其中，据报道，因雷击事件导致的各种意外事故发生率也逐年增加，所以，电子设备防雷系统的设计与施工已成为现今学术界关注的焦点之一，我国建筑行业标准中明确指出，在安装电子设备的建筑物，尤其是人民频繁活动居民住宅及办公地点必须安装相应的防雷系统以防止雷击事件导致的意外突发损失，因此，有必要从学术的角度中系统的探索电子设备的防雷系统的设计与施工等问题，以便为我国建筑行业的安全施工与使用提供一定的参考价值。 一、电子设备的防雷系统的设计 1.1电子设备的防雷系统所对应的雷击方式 电子设备的防雷工作的成功开展首先要了解各种雷击方式，以便对应作出相应的处理措施，雷击方式主要有：直击和绕击、反击、感应雷、随雷击侵入的雷电波。 首先，雷雨天气时，雷云单体上所带电荷尤其对应的地表反电荷“影子云”，若雷云单体途经建筑物避雷针或地表的其他突出物体，地面电荷将会导致避雷针或地表的其他突出物顶端的电场畸变集中，在闪电发生之前先是雷云底部以间歇分级跃进方式向地表方向发展，当距地而五十至一百米左右时产生垂直向上的业面先导，两者相接时形成直击或绕击雷。其次，直击雷的电流通过避雷针或地表突出物的电阻入地，假如入地的电阻为十欧，那么一个30,000A的雷电流将会使地网电位上升至300,000V，这种情况不仅使输电线路、动力电缆等电站周围电子设备受到损害，进入这类雷击范围内的各种金属管线也都会引起雷电反击现象。再次，感应雷的发生是由于直击雷放电的能量在传播中通过电磁感应以及静电感应的方式向地面四周辐射导致电子设备的过电压放电，感应雷发生几率高于直击雷的发生概率很多，所以，即是感应雷的威力并没有直击雷的大，但是我们还是应该集中很大的精力在于解决防治电子设备免于感应雷的袭击。最后，由于远方的落雷通过雷电直击或电磁感应或者静电感应的方式，从建筑物外部供电系统媒介侵入建筑物中，这个过程中的管线距离较长且存在分布电感和电容使雷电波得传播过程延长这种现象称作雷电波，雷电波的传输可导致电子设备局部的电压大幅度升高，从而加大对电子设备的危害。 1.2电子设备的防雷系统的种类 电子设备的防雷系统大体上分为天网、地王、内部网三个种类：其中，天网在电子设备的防雷系统中的外部防护区，其主要功能是防止三种雷击，即直击雷、滚地雷和引向雷，天网主要组成部分为避雷针、明敷 避雷带和接地连接带。地网是电子设备的防雷系统中接地设施所形成的网络，主要组成部分为主接地体、地桩、楼体钢筋网和地网连接带。内部网的主要作用是保护建筑物中敏感度水平较高的电子设备，而再度减少雷击天象发生后所产生的各种导引电流或电 磁场和电磁脉冲，内网主要组成部分为电子设备工作 接地装置、电源接地装置以及相应的避雷器设施，内部网中的所有接地设施都连接在等电位上，再分别与 地网连接。 二、电子设备的防雷系统的施工措施 2.1施工材料的选择 在建筑物电子防雷系统中最耳熟能详的莫过于避雷针了，其施工选材应严格遵循国标规定，以保证施工质量。避雷针的针尖应该采用Φ20型号的圆钢，针管部分应采用焊接钢管铸造；避雷针各个部位表面均应热镀锌，厚度要达到四个镀层单位。其次，作为天网的重要组成部分，明敷避雷带的选材也要严格控制：明 敷避雷带主要是防护直击雷，实际操作中一般安装在建筑物的女儿墙上部，即建筑物顶部，明敷避雷带使用40*4 mm2的扁铁(需要热镀锌)作为主要原料，安 装时需要在每隔一米半处用Φ12膨胀螺钉作为与女儿墙之间的焊接点，并用15厘米长的扁铁(需要热镀锌)将明敷避雷带焊接在膨胀螺钉上，最后，还应该做好防腐工作，即用银粉于明敷避雷带上面刷一层漆。 接地连接带主体材料为40*4mm2的热镀锌扁铁；网连接带的主体材料为40*4mm2的热镀锌扁铁，地桩部分为50*5mm2热镀锌角钢；主接地体材料为口径为 Φ1的铜管；内部网中的设备工作接地选用40、60、120mm的铜芯软线。 2.2电子设备防雷系统的措施意见 原则上，电子设备防雷系统的措施应该以层层递进的防护区作为单位实施工程，具体的可分为分区防护、多重屏蔽、三级过压保护、均衡电位、等方面。 首先，电子设备防雷系统的第一级防护内容为建筑物周围的高压设备和线路，主要应该采取的措施为独立和构架避雷针、架空避雷线、高压避雷器以及主接地网，其主要功能是完成引雷、泄流、限幅、均压等电子设备的基本的防雷功能。其次，电子设备防雷系统的第二级防护区即各类进出管线、二次电缆和端子箱的主要功能是防止感应雷和侵入波的过电压的传递和保证危险电位的内引外送工作，进出建筑物的管线部分，包括进出的水管、煤气管、电源线等，均应该直埋入地面，且与地网部分连接。 其次，建筑物与电子设备连接的二次电缆和端子箱应该直接与电子设备屏蔽的装置相连，控制信号的电流和电压回路电缆也都应该采用屏蔽电缆，且屏蔽层应该接地。电子设备中的端子箱或断路器机构箱等不管内部是否安装电子设备都应避开避雷器的主要散流线接地。另外，根据我国颁布的建筑物防雷设计规范中所列的相关规定，对于微电子设备的防雷措施采用过电压防护措施基本上应该以分流、均压、屏蔽、接地等原则，微电子设备的供电系统应该采取三级过电压保护，即指变低压出口、电配电柜和各分路出口这三种保护，SPD产品在使用时通常是采取并行连接的方式，所以最好能通过一个断路器或熔断器，这类防雷系统的连接在物理距离上越短越好，最长距离不应该超过1.5米。 最后，电子设备防雷系统第三级防护区主要功能是多重屏蔽、电源过压嵌位以及信号限幅滤波、地电位均压和浮点电位牵制，这一防护区主要包括建筑物总体的主控室、通信机房和全部的电子设备，建筑物内的金属门窗和灯具等设备均可能随着雷电得二次效应危害建筑物里面的各种电子设备也应该做好防护措施。 三、结语 由于电子设备防雷系统的设备种类繁多，它们的耐压能力和避雷效果也各有差别，相应的，建筑物和电子设备系统遭受雷击的危害机率也有不同，上述设计和施工措施经过实践证明是有一定效果的，但电子设备防雷系统的进一步改善工作还需要不断地开展研究，已将建筑物和电子设备以及使用者的人身安全都提高到一个新的台阶上来。 参考文献: [1] 彭秋平,周彩玲. 电子设备的防雷及接地[J]. 广西气象.2006(27):35-36. [2] 虞吴.现代防雷技术基础[M].北京:清华大学出版 社.1995:12-15. [3] 张玉林. 浅谈铁路信号设备系统防雷设计施工的管理[J]. 铁道通信信号.2007(43):59-60. [4] 张顺,胡楠,范萍.电子设备防雷设计采取的措施[J].水利水电工程设计.2002(21):29-30. [5] 魏军丞.浅谈电子设备防雷系统的设计与施工[J]. 汕头科技.2002(2):32.
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