工業(yè)電氣設計中的防雷設計探究

高代富

摘 要：當代工業(yè)建筑更多的引進了電子、電氣設備，隨著用電量加大，當出現(xiàn)雷雨天氣時，一些防雷設計出現(xiàn)偏差的建筑經(jīng)常會出現(xiàn)雷擊事故，不僅造成資源損失，也會影響企業(yè)效益，所以一個好的防雷設計是工業(yè)建筑需要注意的重點。本文簡單分析了工業(yè)電氣設計中防雷設計的重點，希望相關行業(yè)在工業(yè)建筑設計中能更加注重防雷設計。

關鍵詞：工業(yè)電氣設計；防雷設計；工業(yè)建筑；雷電

我國的建筑業(yè)在近些年迅猛發(fā)展，隨著信息技術的進步。建筑工業(yè)經(jīng)過機械自動化建造的地方也越來越多，工業(yè)中越來越多的引進電子技術、電子設備，但是如此迅猛發(fā)展也給工業(yè)安全帶來了隱患，每年由于防雷措施不到位造成的雷電損壞電子設備、主體建筑事故不在少數(shù)，更甚者會造成人身傷害。所以企業(yè)也更加要注意防雷措施的實施，防雷設計現(xiàn)階段也是工業(yè)行業(yè)建筑設計的重要一環(huán)。

1 雷電對于工業(yè)建筑造成的危害

雷電作為大自然的杰作，用欣賞的角度去看他是極美的，但是雷電災害所造成的大面積損失也使之成為自然災害中最為厲害的災害之一。雷電的出現(xiàn)伴隨著巨大的電流以及嚴重的力量沖擊，更是帶著電磁輻射破空而來，這一切都表明雷電蘊藏的巨大威力，也代表他對于工業(yè)建筑有巨大的破壞力。

1.1 直擊雷

直接雷擊包括有雷電直擊和雷電側擊，是指在雷電活動區(qū)內(nèi)，雷電直接通過人體、建筑物、設備等對地放電產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，在此過程中，強大的雷電流通過被擊物體時會產(chǎn)生熱效應，使被擊物體溫度突升，引起火災危害；強大的雷電流還會使空氣急劇膨脹，在四周形成“激波”，對附近的建筑物、樹木等造成危害，還會危及到人身安全；雷電直接擊中線路并沿導體或電纜流過大量的雷電流還會通過導體產(chǎn)生雷電電磁場和電動力效應，對線路設備造成實質(zhì)的破壞。

1.2 感應雷

感應雷又稱為二次雷，感應雷擊是通過雷雨云的靜電感應或放電時的電磁感應對被擊物體產(chǎn)生損壞。由于雷電發(fā)生時空氣中電磁場發(fā)生的劇烈變化會使建筑物的金屬導體上感應出一定的感應電壓，當這個電壓超過電子器件耐壓值很多時，電子元器件就會被擊穿或燒毀。在工業(yè)建筑內(nèi)，如果不同接地系統(tǒng)被泄入雷電流，就會產(chǎn)生地電位反擊，對電氣設備造成破壞，另外，由于感應雷擊時的電壓幅度要遠遠高于電子器件的工作電壓值，且雷雨天氣空氣相對濕度較高，電子器件間的爬電距離變小，線路板上密集的電子器件就會因此產(chǎn)生短路，引起設備的損壞。感應雷對設備的損害沒有直擊雷猛烈，但比直擊雷發(fā)生的機率大，且其是悄悄發(fā)生，不易被察覺。目前的大多數(shù)工業(yè)建筑物防直擊雷的設施都比較完善，因此，絕大多數(shù)的弱電設備雷擊損壞是由感應雷造成的。

2 防雷級別分類

根據(jù)工業(yè)建筑的用途不同，雷擊可能造成的后果不同，防雷設計可以相應有所不同。在進行工業(yè)建筑防雷工程設計之前，必須要先確定工作環(huán)境的危險等級，再確定其防雷級別。

也就是說，首先，相關工作人員應當依據(jù)國家對于不同類型企業(yè)的防火、施工、安全、設計規(guī)范來判斷生產(chǎn)過程中可能用到的材料、可能出現(xiàn)的中間產(chǎn)品、以終最終產(chǎn)品是否具有易燃易爆性質(zhì)，最終的產(chǎn)品存放過程有未出現(xiàn)易燃易爆類物質(zhì)的泄漏，合理確定是不是存在火災或爆炸隱患環(huán)境。

然后，再按我國《建筑物防雷設計規(guī)范》確定防雷類別。具體來說就是：“甲類可燃氣體、甲類可燃液體、甲類可燃固體環(huán)境一般可劃分為第一類防雷建筑物，一些小型的甲類可燃氣體、甲類可燃液體、甲類可燃固體環(huán)境可劃分為第二類防雷建筑物，乙類可燃氣體、乙類可燃液體、乙類可燃固體環(huán)境可劃分為第二類防雷建筑物”。若所涉及的工業(yè)建筑中兼有規(guī)范中所規(guī)定的三類防雷建筑物，則其防雷級別劃分應當按照規(guī)范的3.5.1、3.5.2兩個條款進行劃分。

這三類建筑在進行防雷設計時，在場地條件許可的情況下，最好設置單獨的避雷針接地體。其中以第一類要求最為嚴格，此類建筑最好選用獨立避雷針做雷擊防護，盡量最大程度地保證建筑內(nèi)的呼吸閥、危險物質(zhì)放散管、排風口等管口外圍空間處在接閃器的保護區(qū)內(nèi)，引下線間隔的距離須按照屋頂面周長。此外，由于大部分廠房的面積相對比較大，在配置圍護接地體的同時，最好可以依據(jù)避雷帶的網(wǎng)格寬度進行均勻網(wǎng)格的配置，這樣既可實現(xiàn)均勻電壓，又可以控制地表電位差，避免跨步電壓的形成，還方便了等電位連接體的埋設，接地體的埋設深度應1m。

3 工業(yè)電氣設計中的防雷設計重點

3.1 防雷設計的設計原則

進行防雷設計之前，要重點了解工業(yè)建筑的結構特點，考察周圍環(huán)境，了解地區(qū)的氣候特點，要全面考慮影響建筑物的種種因素，保證依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》的規(guī)定進行設計。同時也要預先預算建筑物每年可能受到的雷擊次數(shù)，確定建筑物所屬的防雷類別。重點關照醫(yī)院、大型商場等人群量多、人流大的建筑物，必須按照三類防雷建筑物來進行防雷設計，以保證安全。

3.2 外部防雷設計

防雷設計是一個非常復雜的過程，需要設計者考慮到工業(yè)建筑實際情況、雷電擊打途徑等因素，需要將感應雷、直擊雷以及電磁波脈沖防護結合在一起，才能設計出完美的防護效果。

外部防雷設計一般由接閃器、引下線以及接地裝置組成。接閃器將雷電電流接引至引下線，引下線將接閃器接引的電流輸送至接地裝置，接地裝置能將電流分散至大地中，以此保證雷電電流不會引起電擊現(xiàn)象。

3.3 內(nèi)部防雷設計

內(nèi)部防雷設計需要設計五個部分，分別是分流、屏蔽、布線、均壓以及電涌保護器的安裝。分流是指在建筑外的導體與基地線之間設置防雷裝置，使雷電產(chǎn)生的電流能釋放到地下。屏蔽是指要盡可能的保護室內(nèi)電子系統(tǒng)裝置，使建筑間實現(xiàn)等電位，避免雷電電擊現(xiàn)象破壞建筑內(nèi)電子設備。在建筑內(nèi)布線時要保證何種電氣的管線都使用金屬管或者同軸電纜等進行保護。均壓是指要是建筑內(nèi)的各部位都能分到相等的電壓，使其成為一個共同體，避免出現(xiàn)電壓差。安裝電涌保護器則是為了吸收額外電壓，避免其進入建筑內(nèi)的敏感設備，對建筑造成傷害。

3.4 浪涌電路設計

最常見的電子設備危害不是由直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。浪涌電壓可以從電源線或者信號線等途徑進入電腦設備，因此防雷設計中通常需要設計一種基于壓敏電阻和陶瓷氣體放電管的單項并聯(lián)式抗擊雷擊電涌的電路，并將其應用到儀表的開關電源上。浪涌電路通常采用三個壓敏電阻以及一個陶瓷氣體放電管組成復合式對稱點路，以共模、差模全保護，并將此單項并聯(lián)式抗擊雷電浪涌電路應用于儀表電源，以達到阻擊浪涌電流的作用。

4 結論

對于工業(yè)電氣中的防雷設計，需要針對不同建筑設定不同方案，只有結合建筑整體結構，根據(jù)防雷規(guī)范設計，才能設計出既兼?zhèn)涿烙^又具備防雷時效的完美防雷方案。每一個設計者都要在細致的考慮了種種因素后，以確保建筑安全、人身安全、設備安全為前提，設計出完善的防雷工程。

參考文獻

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