智能建筑的防雷與電氣保護(hù)接地技術(shù)應(yīng)用分析

劉安銘

遼寧省丹東市雷電防護(hù)管理中心 遼寧 丹東 118000

引言

目前，人們的生活質(zhì)量在不斷地進(jìn)行改變，對(duì)于高層建筑物的需求量也就越來(lái)越大，使得建筑技術(shù)也要緊跟時(shí)代的腳步進(jìn)行不斷地創(chuàng)新、改變和完善來(lái)滿足建筑工程的需要。電氣工程是建筑工程中很重要的一個(gè)項(xiàng)目，它包含了與建筑工程方面相關(guān)的電氣設(shè)備和裝置的施工。在電氣工程中引入電氣智能化技術(shù)，可以有效提高施工的工作效率、降低施工人員的工作壓力、減少一些施工的人工成本等。此外，電氣智能化技術(shù)還需要計(jì)算機(jī)技術(shù)上的支持，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)提高施工的速度和質(zhì)量，避免了人為失誤因素所造成的影響，增加了施工的安全性和可靠性。因此，將電氣智能技術(shù)引入到建筑工程中具有非常重要的作用，需要我們不斷進(jìn)行發(fā)展智能化電氣技術(shù)。

1 智能化建筑概念

在現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，建筑智能化電氣工程管理的時(shí)候要使用到高科技，這是由于新技術(shù)在出現(xiàn)，而智能化管理技術(shù)就是一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)。其實(shí)智能化技術(shù)也叫作“人工智能技術(shù)”，這是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)的組成，是把其他幾種技術(shù)結(jié)合在一起形成的技術(shù)，包含了GPS定位技術(shù)、精密傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，人工智能包括了智能控制系統(tǒng)、處理語(yǔ)言系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、識(shí)別圖像系統(tǒng)以及識(shí)別語(yǔ)言系統(tǒng)，這個(gè)詞是在1952年提出的，到了現(xiàn)在，應(yīng)用人工智能技術(shù)來(lái)管理應(yīng)用是非常廣泛常見的。

自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)是智能化技術(shù)在建筑智能化之中應(yīng)用的幾個(gè)方面，在智能建筑中，樓宇自動(dòng)化的系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)三個(gè)部分系統(tǒng)組成了智能建筑。在最近幾年，科學(xué)技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)飛快地發(fā)展起來(lái)，智能技術(shù)的應(yīng)用也變多了，人們根據(jù)實(shí)際的需求，發(fā)展了很多的學(xué)科，比如綜合自動(dòng)化、仿生學(xué)、語(yǔ)言學(xué)，在這些的學(xué)科中加入實(shí)際的功能，就可以更加的方便使用。在中國(guó)的大型建筑非常多，幾乎占全球的一大半，現(xiàn)在大型的建筑就是智能化的大廈。所以智能化大廈中的電力系統(tǒng)在自動(dòng)化控制的領(lǐng)域中是一個(gè)非常重要的地方，把大廈施工成一棟國(guó)際化先進(jìn)化的、并且具有日后發(fā)展性的智能大廈是非常重要的[1]。

2 智能建筑的防雷保護(hù)技術(shù)

2.1 避雷裝置設(shè)置

避雷裝置是最為傳統(tǒng)的建筑防雷技術(shù)，一般設(shè)置在建筑外部，包括接閃器、接地體和引下線，其中避雷針和避雷帶是接閃器的主要構(gòu)成元素。在實(shí)際應(yīng)用中，避雷帶是優(yōu)先選擇，能夠發(fā)揮出引雷以及閃雷截獲的作用，以此來(lái)避免雷電直擊的情況。接閃器可以通過(guò)引下線實(shí)現(xiàn)與接地體的有效連接，可以將截獲的雷電流傳輸?shù)酱蟮刂?，?shí)現(xiàn)對(duì)于雷電危害性的有效規(guī)避。以接閃器的設(shè)置為例，一般都是選擇熱鍍鋅圓鋼或者熱鍍鋅扁鋼帶，直徑應(yīng)該超過(guò)12mm，對(duì)照建筑防雷工藝的相關(guān)要求，依據(jù)規(guī)范設(shè)置在屋頂位置，如果采用的是避雷網(wǎng)的形式，應(yīng)該將其設(shè)計(jì)為外墻表面與屋檐面保持垂直。接地體在避雷裝置中同樣十分關(guān)鍵，現(xiàn)代智能建筑中有著大量的電子設(shè)備，而多數(shù)電子設(shè)備和相關(guān)線路的耐壓程度低，一旦遭遇雷擊，就可能出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。因此，技術(shù)人員在對(duì)智能建筑接地體進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇時(shí)，需要做好嚴(yán)密計(jì)算，利用專業(yè)的接地設(shè)備來(lái)確保雷電流能夠被有效地導(dǎo)入到大地中。

2.2 內(nèi)部防雷系統(tǒng)

內(nèi)部防雷系統(tǒng)的主要作用是對(duì)雷電感應(yīng)、伏擊以及雷電波等進(jìn)行防范，可以顯著降低雷電流引發(fā)的電磁效應(yīng)，也可以避免智能建筑反擊或者跨步電壓帶來(lái)的二次損害。在實(shí)際操作中，可以使用金屬制造成網(wǎng)、殼等結(jié)構(gòu)，對(duì)需要保護(hù)的設(shè)備進(jìn)行包圍，這樣能夠更好地阻隔雷電脈沖磁場(chǎng)對(duì)于建筑通道的入侵，也可以降低乃至消除設(shè)備電磁干擾以及過(guò)電壓。

2.3 等電位連接

在智能建筑中，可以借助等電位導(dǎo)體或者電涌保護(hù)器，將相互獨(dú)立的設(shè)備和導(dǎo)電體連接在一起，減少雷電流在不同設(shè)備之間傳輸引發(fā)的電位差。通過(guò)合理的等電位連接，能夠顯著降低建筑引下線中的雷電流以及周圍空間電磁場(chǎng)的強(qiáng)度，保證智能化設(shè)備的運(yùn)行安全。在建筑智能化系統(tǒng)中，存在各種各樣的框架、箱體和殼體，其相互之間的等電位連接以及與接地系統(tǒng)之間的等電位連接方式有兩種，一是M型網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，適用于大型智能化設(shè)備或者具備較大延伸性的開環(huán)系統(tǒng)；二是S型星型結(jié)構(gòu)，適用于小型設(shè)備或者局部系統(tǒng)，所有設(shè)備的管線和電纜都應(yīng)該從接地基準(zhǔn)點(diǎn)位置進(jìn)入到系統(tǒng)中。

等電位連接技術(shù)是指包含電源設(shè)計(jì)理念的設(shè)備。在室內(nèi)環(huán)境中，需要技術(shù)人員設(shè)置相應(yīng)的連接帶。借助等電位連接點(diǎn)的鋪設(shè)，減小了各種電力設(shè)備之間的電位差。建筑物的金屬構(gòu)件會(huì)因雷擊而產(chǎn)生電位差，應(yīng)采用連接點(diǎn)來(lái)降低電位差。電氣及相關(guān)電子設(shè)備的保護(hù)地、外殼、防靜電等端部與等電位連接帶的連接距離最短。在具體的連接過(guò)程中，需要采用綜合的星型結(jié)構(gòu)連接方式和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接方式來(lái)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行[2]。

3 智能建筑電氣保護(hù)接地技術(shù)

3.1 低壓配電系統(tǒng)接地

低壓配電系統(tǒng)接地主要是指TT系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)以及TN-S系統(tǒng)的接地保護(hù)處理，其中TT系統(tǒng)主要是利用單獨(dú)極地接地方式將用電設(shè)備與電源進(jìn)行接地，其間不會(huì)發(fā)生電氣聯(lián)系。當(dāng)該系統(tǒng)運(yùn)行正常，將會(huì)確保整體用電安全，同時(shí)還能夠確保接地點(diǎn)位基準(zhǔn)，這種接地方式一般常用于要求較高的接地的精密電子設(shè)備、低壓公共電網(wǎng)供電設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備。值得注意的是，TT系統(tǒng)很容易因?yàn)椴混`敏的保護(hù)接地或者是接地時(shí)出現(xiàn)不足的電流而影響到內(nèi)部裝置無(wú)法正常運(yùn)行，相關(guān)的電氣設(shè)備會(huì)在金屬外殼上出現(xiàn)危險(xiǎn)電位，所以在智能建筑中應(yīng)用TT系統(tǒng)，需要安裝具有較大容量的電流保護(hù)和漏電電流保護(hù)裝置。所謂的TN-C系統(tǒng)主要是電氣設(shè)備中保護(hù)線和中性線是同一條，也就是PEN線，其與所有可漏電的設(shè)備部件進(jìn)行連接。

電氣設(shè)備系統(tǒng)的中性線（N線）與保護(hù)線（PE線）是二合一的，通稱PEN線，所有可漏電的部分均與PEN線相連。這種系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、方便，安全性高，常用于三相負(fù)荷較平衡、單相負(fù)荷容量較小的工程中。如果系統(tǒng)出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，PEN線會(huì)有不穩(wěn)定的電流經(jīng)過(guò)，會(huì)讓有金屬外殼的設(shè)備帶電，也缺少一個(gè)準(zhǔn)確的電位基準(zhǔn)點(diǎn)，會(huì)影響電子設(shè)備和數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性和有效性。TN-C系統(tǒng)的缺陷證明，其不適宜使用在智能建筑中[3]。

3.2 安全接地

安全接地主要是在接地處理中選擇合適的金屬絕緣部位作為載體，同時(shí)還要提前將相同接地還要進(jìn)行金屬連接。在智能建筑內(nèi)部進(jìn)行安全接地，需要將電氣設(shè)備通過(guò)保護(hù)導(dǎo)體連接其他金屬物，該保護(hù)導(dǎo)體禁止連接到零線上。目前很多智能建筑中都出現(xiàn)保護(hù)導(dǎo)體與零線連接的現(xiàn)象，通過(guò)這種方式將強(qiáng)電設(shè)備和電力設(shè)備進(jìn)行接地，這樣能夠起到保護(hù)電氣設(shè)備的作用，但是若是導(dǎo)體中絕緣體因?yàn)椴煌蛩囟霈F(xiàn)損壞現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致人體直接與直流電進(jìn)行接觸，并出現(xiàn)觸電等安全隱患；所以在智能建筑中進(jìn)行安全接地的過(guò)程中，相關(guān)的工作人員應(yīng)該要重視安全接地設(shè)備的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，在建筑投入使用之后也會(huì)定期對(duì)安全接地的設(shè)備絕緣體進(jìn)行檢查，避免長(zhǎng)時(shí)間絕緣體損壞而引發(fā)觸電等安全隱患，提高智能建筑的安全應(yīng)用功能。

在設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)從多元化的角度出發(fā)，明確接地系統(tǒng)的種類。接地系統(tǒng)的類型有明顯差異。防雷接地問題復(fù)雜。如果在處理的時(shí)候出現(xiàn)問題，就會(huì)造成嚴(yán)重的安全問題。當(dāng)智能建筑處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，聯(lián)動(dòng)內(nèi)容包括智能建筑附近的各種建筑和實(shí)際的自然環(huán)境。必須對(duì)其進(jìn)行保護(hù)和接地。公共接地體的施工可以通過(guò)建筑物的基礎(chǔ)鋼網(wǎng)完成。采取同樣的接地方法。為后期開展各項(xiàng)活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，保障智能建筑電力系統(tǒng)安全。

3.3 防靜電接地

靜電的產(chǎn)生主要是根據(jù)摩擦產(chǎn)生積蓄電荷，通過(guò)導(dǎo)靜電體將可能會(huì)產(chǎn)生靜電或本身帶靜電的物體與大地接地，形成回路，能夠確保智能建筑內(nèi)部接地系統(tǒng)的控制和操作。同時(shí)做好防靜電干擾的工作也是非常重要的，若是智能建筑內(nèi)部沒有形成對(duì)應(yīng)的防靜電干擾控制結(jié)構(gòu)，將會(huì)直接對(duì)接地系統(tǒng)造成影響。

3.4 屏蔽接地

在設(shè)計(jì)智能建筑的接地系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)的技術(shù)人員一般會(huì)考慮將電纜屏蔽層、靜電屏蔽變壓器、線路濾波器、屏蔽網(wǎng)等進(jìn)行接地，這種接地設(shè)計(jì)就是屏蔽接地。設(shè)計(jì)屏蔽接地不僅能夠降低不同外界電磁波對(duì)智能建筑的干擾和侵襲，同時(shí)也能夠確保電氣設(shè)備在日常運(yùn)行中避免釋放的高頻能量影響電氣設(shè)備的運(yùn)行，保證電氣設(shè)備運(yùn)行中的通信質(zhì)量。此外，在智能建筑中設(shè)計(jì)電磁兼容系統(tǒng)也是非常重要的，電磁兼容系統(tǒng)要求電氣設(shè)備與建筑內(nèi)部的布線能夠免于不同干擾，所以在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過(guò)程中做好屏蔽接地工作能夠有效地保護(hù)各種電氣設(shè)備，同時(shí)能夠有效地防止或者是降低電磁波對(duì)正常運(yùn)行的電氣設(shè)備的干擾+。

3.5 質(zhì)量控制

施工初期。在建筑物電氣保護(hù)接地系統(tǒng)施工初期，施工單位應(yīng)做好一系列準(zhǔn)備工作。首先應(yīng)保證防雷接地體的質(zhì)量能夠滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)階段接地體主要包括鋼筋接地體和人工接地體兩大類。其次，施工單位應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的準(zhǔn)備工作，如爬梯設(shè)施、操作腳手架等。三是施工單位要對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，確保其業(yè)務(wù)素質(zhì)和道德素質(zhì)。最后，施工單位要做好材料選擇和檢驗(yàn)工作。材料的好壞直接影響到防雷效果。例如，防雷裝置在應(yīng)用過(guò)程中，可能會(huì)受到地下環(huán)境的腐蝕，從而對(duì)裝置的性能產(chǎn)生不利影響。因此，施工人員在選材過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其防腐性能、使用壽命等因素。

施工過(guò)程。在施工過(guò)程中，要做好質(zhì)量控制，首先施工單位要對(duì)影響施工質(zhì)量的因素進(jìn)行綜合分析，充分考慮，完成防雷接地施工意見的制定。并指導(dǎo)方案的設(shè)計(jì)。其次，施工單位要高度重視并嚴(yán)格檢查避雷裝置、接地線、接地裝置的安裝施工，確保施工方案科學(xué)應(yīng)用，施工方法規(guī)范。最后，在施工單位完成系統(tǒng)安裝后，施工人員應(yīng)檢查系統(tǒng)的連接情況。如果發(fā)現(xiàn)任何系統(tǒng)連接問題，應(yīng)予以解決和有效處理，以確保雷電流能夠傳輸?shù)降叵耓5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)建筑智能化經(jīng)過(guò)了30余年的發(fā)展歷程，為人們提供了安全、舒適、可靠的生活環(huán)境。隨著智能化技術(shù)能力水平的日漸成熟，智能化建筑典型應(yīng)用的不斷增多，我國(guó)將步入建筑智能化的快車道。未來(lái)建筑智能化技術(shù)在不斷提高計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、建筑技術(shù)等發(fā)展水平的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)、綠色建筑技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，有利于我國(guó)建筑智能化快速可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。