建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

1.龐學(xué)方 2.馮世偉

（1.身份證號(hào)碼：4107281983****0033 2.身份證號(hào)碼：4107281988****651X）

隨著城市建筑建設(shè)的快速發(fā)展，建筑的防雷安全性受到人們的極大關(guān)注，雷擊對(duì)建筑電氣的損害較大，雷擊過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的電流和電壓沖擊波，導(dǎo)致建筑電氣受到電效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械力的巨大作用而導(dǎo)致電力損壞，對(duì)電力設(shè)備、建筑設(shè)施以及電氣電網(wǎng)線路產(chǎn)生巨大沖擊。在雷雨環(huán)境下，為確保建筑電氣安全，需要進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)科學(xué)的建筑電氣防雷設(shè)施設(shè)備，通過(guò)防雷接地技術(shù)避免建筑電氣受到雷電沖擊，保障建筑電氣設(shè)施設(shè)備的安全，研究建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，在高層建筑設(shè)計(jì)和建筑電氣施工設(shè)計(jì)中具有重要意義。

一、建筑防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性

（一）雷電是大氣中自然放電現(xiàn)象，在一定程度上給人們的生活帶來(lái)種種威脅。在電氣工程項(xiàng)目開(kāi)工前，要合理安排人員，合理把控時(shí)間，從而提高工作效率。我們?cè)陂_(kāi)展項(xiàng)目時(shí)，技術(shù)人員要熟悉電氣設(shè)計(jì)圖紙，按照規(guī)定不能逾越預(yù)期時(shí)間，在這種情況下，我們要把控好電氣工程進(jìn)度，電氣安裝技術(shù)人員應(yīng)首先并會(huì)同土建設(shè)計(jì)技術(shù)人員共同查對(duì)土建設(shè)計(jì)圖與電氣設(shè)計(jì)圖，要對(duì)電氣工程進(jìn)度進(jìn)行研究、討論、設(shè)計(jì)，不可進(jìn)度太快，導(dǎo)致電氣設(shè)計(jì)不過(guò)關(guān)。我們要按照可行性計(jì)劃，在了解的基礎(chǔ)上，做好計(jì)劃，確定準(zhǔn)確配合時(shí)間，合理化地進(jìn)行配置人力、物力、機(jī)械設(shè)備，以防遺漏和發(fā)生差錯(cuò)，嚴(yán)格檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量，不斷跟進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)度，做好必要的防腐處理，保證電氣工程順利設(shè)計(jì)。

（二）目前，越來(lái)越多的人重視電氣工程，從而對(duì)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的研究也越來(lái)越深入，我們都知道，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的研制成功，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)起著重要的作用，有著深遠(yuǎn)的重要意義。因?yàn)殡姎夤こ套詣?dòng)化技術(shù)的信息化程度高，為電力系統(tǒng)的后期維護(hù)提供有效手段，它比原始的電力技術(shù)更加優(yōu)質(zhì)，不僅在很大程度上，提高工作人員的工作效率，還能有效的對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督，保證電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中存在的一些故障問(wèn)題，能夠及時(shí)解決給人們的帶來(lái)的極大困擾，大大加強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全性能。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境描述

在上述進(jìn)行了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)描述和防雷接地電流信號(hào)傳輸模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，本文提出一種基于等電位聯(lián)結(jié)和防雷設(shè)計(jì)導(dǎo)線控制的建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)的建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)包括I/O控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊等。采用避雷引下線進(jìn)行防雷接地的電壓傳導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，室內(nèi)接地干線用多組接地體進(jìn)行電流輸出控制，建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計(jì)建立在嵌入式ARM和智能信息處理DSP基礎(chǔ)上，采用低電復(fù)位和高壓控制方法進(jìn)行建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換控制，采用ADI公司的ADM706芯片作為電氣工程中智能型防雷接地輸出的門(mén)限控制器，采用中斷復(fù)位和掉電復(fù)位結(jié)合的方法，進(jìn)行防雷接地的電流衰減控制和地線輸出的抗干擾設(shè)計(jì)，采用金屬裝置、外來(lái)的導(dǎo)體物等作為主干線，與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連，由此得到本文設(shè)計(jì)的建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理。

（二）系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，設(shè)計(jì)的建筑電氣工程智能型防雷接地硬件的硬件功能模塊主要有I/O控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊，對(duì)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)描述如下:

1.I/O控制模塊。I/O控制模塊是實(shí)現(xiàn)建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)換控制和交流放大功能，假設(shè)智能型防雷接地系統(tǒng)的放大倍數(shù)為50000倍，使用雙運(yùn)放器件實(shí)現(xiàn)建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換控制，防雷接地系統(tǒng)的通頻帶設(shè)定為100Hz，采用6種可編程的FIFO把檢波器輸出的交流信號(hào)，變換成直流信號(hào)，由此得到I/O控制模塊的硬件配置。

2.電流衰減模塊。電流衰減采用獨(dú)立避雷針進(jìn)行雷擊電流的衰減控制功能，智能電氣工程的防雷接地系統(tǒng)包括接地極、戶外接地母線、戶內(nèi)接地母線等進(jìn)行電流衰減控制，采用圓鋼接地極和扁鋼接地極進(jìn)行電流衰減模塊的接地安裝設(shè)計(jì)，為了降低防雷接地系統(tǒng)的接地電阻，接地體頂面埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.6m，垂直接地體的間距不應(yīng)小于其長(zhǎng)度的3至5倍，根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，得到防雷接地系統(tǒng)的電流衰減模塊。

3.輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊。輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)防雷接地的輸出轉(zhuǎn)換控制和過(guò)載中斷控制功能，采用普通的二極管檢波電路實(shí)現(xiàn)智能電氣工程的防雷接地系統(tǒng)的輸出電流檢波，輸出電壓Vo，對(duì)應(yīng)于二極管D1的導(dǎo)通狀態(tài)，輸出電壓VA由零變D2的導(dǎo)通電壓VD2期間，接地線D1不導(dǎo)通，這時(shí)VA與Vi之比等于開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。根據(jù)上述設(shè)計(jì)，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，有效避免雷電災(zāi)害對(duì)建筑電氣工程的危害，設(shè)計(jì)防雷設(shè)計(jì)導(dǎo)線控制模型進(jìn)行接地系統(tǒng)的選頻和自動(dòng)增益處理，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)換模塊和中斷模塊硬件配置。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)建筑物的金屬構(gòu)架進(jìn)行建筑電氣工程的防雷接地節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署，接地干線沿建筑物墻壁水平敷設(shè)，采用避雷引下線進(jìn)行防雷接地的電壓傳導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，室內(nèi)接地干線用多組接地體進(jìn)行電流輸出控制，采用等電位聯(lián)結(jié)方法控制防雷接地系統(tǒng)的電氣線路，有效避免雷電災(zāi)害對(duì)建筑電氣工程的危害，實(shí)現(xiàn)防雷接地系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行建筑電氣工程智能型防雷接地系統(tǒng)的硬件模塊化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，對(duì)IO控制模塊、電流衰減模塊、輸出轉(zhuǎn)換模塊以及中斷模塊進(jìn)行詳細(xì)硬件設(shè)計(jì)描述。研究得知，本文設(shè)計(jì)的防雷接地系統(tǒng)對(duì)雷擊電流的衰減特性較好，提高防雷效果。