前言:在当前的工程领域,随着技术的发展和人们对安全问题的重视,建筑物中的电子设备越来越多地受到关注。然而,这些设备也面临着来自自然环境的各种威胁,其中最严重的是雷电灾害。因此,如何有效地保护建筑内的电子设备免受雷电的影响成为了一个重要的问题。
一、建筑电子设备雷电损害产生原因
建筑物内电子设备包括视频监控系统、门禁等远程控制系统、中控室内工业控制系统等多种电子设备设施。这些电子设备结构精密,内部电板、电路集中,工作电压低、对效率有着较高要求,与高性能、高便捷性的优点相对应,电子设备对电压、电流的负载能力不强,无法抵抗雷电电磁脉冲,在使用时容易产生雷电威胁[1]。
雷电损坏电子设备系统的途径有:直接雷击、感应雷和线路浪涌过电压沿电源线路侵入;沿弱电信号线路侵入,即通过安装于室外的视频监控等电子设备与建筑物内设备相连接信号线路侵入;地电位反击,即由于室内外的电子设备都通过接地引线与地网相连接。避雷针的引下线也与地网相连接,当避雷针接闪时,由于强大的雷击造成接地的电位升高,通过接地引线反击到与接地网相连的设备,造成设备的损坏。
二、建筑电子设备防雷电损害控制要点分析
(一)接地装置
在建筑电子设备的防雷电保护中,接地装置是至关重要的一环。接地装置的作用是为了将建筑物中的电气系统与大地相连接,从而使电流能够从建筑物内部流到大地上,避免对建筑物和人员造成伤害。因此,选择合适的接地装置是非常关键的一步。一般来说,接地装置可以分为三种类型:金属杆、铜丝网和钢筋混凝土结构。其中,金属杆是最常用的一种接地装置,它具有成本低廉、安装方便等优点。但是,由于其材料不耐腐蚀性差,容易被氧化或锈蚀,所以需要定期进行维护保养以保证其正常工作。另外,铜丝网是一种相对新型的接地装置,它的特点是导体密度高、抗干扰能力强,适用于高低压线路,缺点是这种接地装置的价格相对较贵且施工难度较大。最后,钢筋混凝土结构也是一种常见的接地装置,它具有强度大、稳定性好等特点,但价格较高且施工复杂。总之,良好的接地装置是建筑内电子设备设施的重要屏障。
(二)分流
分流是对于可能的直击雷要靠接闪器经引下线和接地装置,或通过导电连接和接地良好的金属构架。将雷电流分流散流入地,而不流过被保护设备和部件,雷电流通过的部分阻抗要低流散要好。以降低电位,避免引起对被保护物的反击。
(三)避雷针
在建筑电子设备的防雷电损坏中,避雷针是一种重要的保护措施。避雷针是通过将导体引入建筑物内部,形成一个漏电路径来防止雷击电流进入电气设备的一种方式。避雷针可以分为两种类型:固定型和移动式。固定型避雷针通常安装在建筑物的顶部或侧面,以达到最大限度地减少雷击电流对建筑物的影响。移动式避雷针则可以在需要时进行临时安装,例如在户外活动期间或者施工过程中。移动式避雷针一般由一根金属杆子组成,其中一端连接到建筑物外部,另一端连接到电器设备上[2]。当雷击电流传入建筑物时,避雷针会吸收一部分能量,从而降低电压波动幅度,避免电力系统受到破坏。除了避雷针之外,其他类型的防雷装置也可以用于保护电子设备。例如,高压开关器可以通过隔离电路实现对雷击电流的屏蔽作用;绝缘材料可以用于提高电气设备的耐受能力等等。这些防雷装置的选择应该基于具体的应用场景和需求而定,并且应与专业人员合作制定合理的防雷方案。
(四)防雷器
对电子设备安装防雷器是现阶段重要的防护手段。防雷器的种类基本上分为三大类:一是电源防雷器,有220V的单相电源防雷器和380V的三相电源防雷器。二是信号型防雷器,多数用于计算机网络、通信、自控系统等。三是天馈线防雷器,适用于有发射机天线系统和接收无线电信号设备系统。
防雷器可采用以下几种方式安装:全面保护,在信号电缆和电源线缆受感应雷击时,浪涌信号在线路中向两端传播,同时袭击现场电子设备和室内接收设备,造成两端电子设备的损坏,为防止该类问题,需在现场设备和室内电子设备上均加装防雷器(即在电缆的两端都加装防雷器),同时保护室内外的电气设施。对室内局部设施进行防护是只对室内总控设备进行保护,即所有进入室内总控设备的线路(包括电源)都加装防雷器。重点防护是选择对室内个别重要设备安装防雷器,进行重点保护。
(五)接地网的优化
在建筑电子设备中,接地网是至关重要的一环。接地网的设计和优化可以有效地减少雷电对建筑物的影响,从而保障电气系统的正常运行。因此,在进行电子设备防雷电损坏控制时,必须重视接地网的优化设计。首先,需要明确接地网的目的和作用。接地网的主要目的是将建筑物内的电力系统与大地线圈相连,通过电流流动来吸收雷电能量,防止其对建筑物造成直接或间接的危害。同时,接地网还可以起到保护电路元件的作用,避免电器元件因漏电而受到损坏。其次,需要考虑接地网的具体结构和布局。一般来说,接地网应采用铜丝绕组的形式,并设置在建筑物内各个角落处。其中,地面底板上的接地网是最基本的组成部分之一,它应该覆盖整个建筑物内部空间,以保证所有的电源线路都能够接入到接地网上。此外,还需要注意不同区域之间的接地网是否相互连接,以及如何实现不同的接地节点之间的隔离。最后,需要注意的是,接地网的优化设计也需要考虑到实际应用的情况。具体来说,需要根据建筑物的大小、用途等因素,选择合适的接地网类型和布置方式,确保其能够满足实际需求。例如,对于大型工业厂房或者高楼大厦等特殊场所,可以考虑使用多层接地网的方式,以便更好地分散雷电能量,降低对其造成的影响。总之,接地网的优化设计是建筑电子设备防雷电损坏控制的重要环节之一。
(六)均压
当雷击发生时,在雷电流所经过的路径上会产生非常高的瞬时电压,使该路经与周围的金属物体之间形成暂态电位差。为了消除雷电暂态电流路径与金属物体之间的击穿放电,需要对室内的各种金属构件进行等电位连接,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,这样就可以在发生雷击时避免在不同金属外壳或构件之间出现暂态电位差,使得它们彼此间等电位,并维持在地电位的水平,这就是均压措施[3]。
三、结语
综上所述,建筑内各类电子设备易遭受雷击破坏,导致各检测、控制系统出现故障或停运。因此,为了保障建筑物和工业控制系统的安全运行,需要采取有效的防雷保护措施。总之,建筑电子设备防雷电损坏是一个复杂的问题,需要综合考虑各种因素,采取科学的方法加以解决,为今后的工作提供参考依据。
参考文献:
[1]高飞,林新明.通信电源及其电子设备的防雷技术探析[J].数码世界,2018(15):202-205.
[2]曾君.电子设备防雷技术中合理接地的常见问题[J].产业与科技论坛,2022,13(04):25.
[3]常华伟.关于建筑工程中防雷接地施工工艺的探讨[J].科技致富向导,2019,23(17):34-35.