電子應(yīng)用工程建筑物中的防雷設(shè)計

濰坊科技學(xué)院 王雪梅 劉 靜

微電子技術(shù)的在得到廣泛關(guān)注的應(yīng)用的同時，也存在一些缺點，如果其遭到雷擊，很可能是設(shè)備甚至系統(tǒng)受到損壞和中斷，所以對微電子在建筑物中的設(shè)計必須要給予足夠的重視。

一、微電子設(shè)備容易遭受雷電電磁脈沖的損壞

雷電磁脈沖具有感應(yīng)范圍大的特點，其對建筑物內(nèi)的各種電子設(shè)備都有著一定的危害。

而微電子設(shè)備在抗干擾能力方面較低，比較容易遭受到各種來自雷電磁脈沖的侵害。

1.由于微電子設(shè)備越來越像高精度和高可靠性發(fā)展，其對雷電電磁脈沖的抗擊打能力也越來越有所下降，所以如果沒有一套高于普通建筑的科學(xué)、配套、合理的防雷電電磁脈沖的保護(hù)措施，是極其危險和不可靠的。所以，在智能建筑的設(shè)計中，微電子設(shè)備的防雷電保護(hù)是必須而且首先要考慮的一個問題。

2.微電子設(shè)備受到破壞的很大原因是由于收到次脈沖的干擾。雷電電磁脈沖對微點設(shè)備的干擾形式主要有：避雷針在接閃時，瞬間雷電中帶有的強大的磁場對建筑內(nèi)的微電子設(shè)備進(jìn)行干擾；空中的電磁輻射對微電子設(shè)備的電磁干擾；由外部電纜傳來的電磁波對微電子設(shè)備的干擾。

在許多建筑物種，僅僅采用避雷針或者避雷網(wǎng)就可以有效降低雷害的概率。雷電感應(yīng)一般比較難以防范，其不但可以感應(yīng)到幾百米以外的落雷所產(chǎn)生的電磁脈沖，也可以感應(yīng)避雷針等防雷措施中的電磁脈沖，但一般的電子設(shè)備對雷電脈沖的防護(hù)本身就很高，所以造成的傷害并不是很大。電子設(shè)備的耐壓水平較低，許多雷電脈沖都可以對其產(chǎn)生傷害，而微電子很有可能被來自電源線、信號線等所帶的雷電電磁脈沖所損壞，所以微電子設(shè)備損壞的主要原因是由于雷電磁脈沖的作用。

二、電子應(yīng)用工程類建筑防雷設(shè)計考慮的問題

通常情況下在進(jìn)行建筑物的防雷裝置的設(shè)置時，主要有內(nèi)部裝置設(shè)置和外部裝置設(shè)置兩種。外部防雷裝置一般都是避雷針、避雷網(wǎng)等常規(guī)裝置，而除了常規(guī)裝置以外的如：屏蔽、等電位等所有防雷措施都屬于內(nèi)部防雷裝置的范疇。這樣劃分既可以防止建筑遭受直雷擊也可以減少電磁脈沖對微電子設(shè)備的損壞，從而達(dá)到保護(hù)微電子設(shè)備的目的。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，由于傳統(tǒng)的防雷裝置有著局限性，所以其已經(jīng)不能夠很好的保護(hù)電子應(yīng)用工程類建筑物避免雷電的侵害，所以在點在應(yīng)用工程類建筑中設(shè)計人員要在做好傳統(tǒng)防雷的基礎(chǔ)上，不斷強化建筑物內(nèi)部的防雷設(shè)計。

1.傳統(tǒng)的外部防雷措施如：避雷針如要保護(hù)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備免遭雷擊傷害，其就必須具有一定的高度，而高度和遭受雷擊的概率是成正比，既避雷針的高度越高，遭受雷擊的概率也就越大。所以，如果對電子應(yīng)用工程類的建筑物只使用傳統(tǒng)的避雷方法，不僅無法達(dá)到保護(hù)微電子設(shè)備的目的，甚至有可能給微電子設(shè)備帶來更大的危害?；谝陨显?，建議在電子應(yīng)用工程類建筑物中盡量避免使用避雷針。如要使用，也必須做好必要的內(nèi)部防雷措施，以此來降低和減少由避雷針帶來的危害。比如在防雷設(shè)計中，在保證引下線之間距離符合規(guī)定的前提下，盡量多使用引下線，其不僅可以對雷電流起到很好的分流效果，還可以達(dá)到屏蔽的效果，從而達(dá)到更好保護(hù)微電子設(shè)備的目的。

2.前面，我們已經(jīng)知道微電子損壞的主要原因就是電磁脈沖，而電磁脈沖來自外部，所以屏蔽是防止電磁脈沖干擾微電子設(shè)備的最好方法。屏蔽的主要原理是：利用建筑物內(nèi)的鋼筋結(jié)構(gòu)，使其連接成一體，這樣不僅可以有效防止電磁波的輻射，還可以達(dá)到對雷電的分流效果，從而達(dá)到對電磁脈沖屏蔽的目的。而防雷電干擾還有一個很有效的方法，就是利用室內(nèi)布線，其主要原理是：使微電子設(shè)備遠(yuǎn)離建筑中引下線，并將主干線與接地網(wǎng)進(jìn)行連接。

而在防雷方面，良好的接地措施也是很重要的一個因素，其主要分為以從設(shè)備運行角度考慮、消除連續(xù)低頻噪音為目的的獨立接地和以過壓保護(hù)為目的的聯(lián)合接地體兩種形式。而現(xiàn)在，在電子應(yīng)用類工程建筑物種多使用聯(lián)合接地體的方式以達(dá)到有效避雷的目的。這是因為聯(lián)合接地體主要是將工作接地、防雷接地和電子信號進(jìn)行統(tǒng)一的連接，將其連接到建筑的基礎(chǔ)接地裝置上，從而使建筑物遭受雷擊時，建筑物內(nèi)的電壓保持不變。正是由于聯(lián)合接地體能夠達(dá)到獨立接地所不能達(dá)到的對電壓保護(hù)的目的，其被越來越多的用在建筑物的防雷設(shè)計中。由于在電子應(yīng)用系統(tǒng)中，通常對在低頻信號工作接地有較高的要求。因此，通常不允許在低頻工作接地系統(tǒng)中存在壞流，采用的是聯(lián)合的接地體。所以，通常采用單點接地系統(tǒng)在低頻信號工作接地中。任何一層的低頻喜好工作接地都要直接接在本層的單點接地板上。整個建筑物形成一個樹狀結(jié)構(gòu)的干式結(jié)線，不得有環(huán)路的存在，整個單點接地系統(tǒng)應(yīng)該確保建筑物的基礎(chǔ)底板和建筑物的中心系統(tǒng)具有良好的鏈接。并且直接把它和基礎(chǔ)裝置焊接起來。這樣可以有效的避免防雷引下線引起的強磁場干擾。

三、對電子應(yīng)用類工程建筑的防雷設(shè)計應(yīng)注意的事項

1.為了確保雷雨天電子設(shè)備能夠正常、有效、安全的工作，在整個建筑防雷系統(tǒng)中采用的裝置應(yīng)該是聯(lián)合接地體裝置，在正常工作時，低頻信號的接地應(yīng)采用單點接地模式，這樣可以確保系統(tǒng)的安全性，整個建筑物采用的樹干式結(jié)線模式。整個接地系統(tǒng)的垂直引下線應(yīng)該從整個建筑的中心部位到建筑底板都要鏈接。而且要把基礎(chǔ)底板鋼筋和主干鋼筋焊接起來。

2.為了減少由于下泄流引起的在建筑內(nèi)靠外墻處產(chǎn)生的較強磁場的影響。建筑內(nèi)的精密設(shè)備用房應(yīng)該和靠外墻處保持一定的距離，同時確保通信主干線及電力主干線應(yīng)該盡可能的靠近建筑物的中心處。

3.對于高壓架空線和啊架空線的家住，還應(yīng)該充分考慮雷電波的入侵，在進(jìn)行設(shè)計和建筑時，為了防止雷電波的侵入，應(yīng)該采取過電壓保護(hù)以及加裝避雷器等措施。對于像航空障礙燈以及天線等在進(jìn)行設(shè)計時，也應(yīng)該考慮可能遭到的雷電波入侵，因此應(yīng)該考慮添加額外的保護(hù)裝置比如浪涌保護(hù)器等。在信息系統(tǒng)信息通道和電源線路通道上，應(yīng)該添加分級設(shè)置的電涌保護(hù)器。

4.由于建筑物內(nèi)可能產(chǎn)生各種反擊電壓，因此，從人身安全的角度考慮，為了確保設(shè)備安全和人身安全，應(yīng)該建立一個等位電壓鏈接到建筑物內(nèi)。

5.為了避免和減少來自建筑物外邊的各種雷電波的各種電磁輻射，盡可能的削弱電子脈沖對微電子設(shè)備的影響，通常采用的比較成熟的方法是用屏蔽的方法，把建筑物防雷設(shè)計成為籠式避雷網(wǎng)。

6.當(dāng)建筑物遭到雷擊的時候，可能會產(chǎn)生引下線流經(jīng)過強大的雷電流的作用而對建筑物內(nèi)的各種微電子設(shè)備產(chǎn)生的影響，這里在設(shè)計時應(yīng)考慮在滿足基本要求和操作規(guī)范的前提下，額外的增加引下線流的數(shù)量，這樣可以盡可能的為對每根引線下的電流密度產(chǎn)生分流的作用。同時也增加了屏蔽的效果。

7.為了減少直接遭受雷劈的概率，這里應(yīng)該盡可能的少用避雷針裝置，如果確實需要使用避雷針，應(yīng)該確保和微電子設(shè)備保持一定距離。盡可能的多用避雷網(wǎng)。

四、結(jié)論

微電子設(shè)備的通常工作在較低的電壓信號下，因此，不論是抗雷電能力還是抗干擾能力方面都不高，所以，微電子設(shè)備對電磁環(huán)境的要求比較高。微電子系統(tǒng)中任何一個設(shè)備的損害都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的破壞甚至是帶來巨大的損失，因此，在建筑物的防雷設(shè)計時，一定要對微電子設(shè)備的防雷設(shè)計以足夠的重視。

[1]陳學(xué)斌.淺析建筑物中的避雷技術(shù)[J].廣東建材,2008(06).

[2]李和捷,謝理東.電子工程建筑物防雷設(shè)計探討[J].建材與裝飾(中旬刊),2007(12).

[3]劉凱.淺談防雷技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].農(nóng)村電氣化,2003(09).