建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廖文雙

摘要：建筑電氣工程建設(shè)內(nèi)容囊括建筑內(nèi)部所有電力系統(tǒng)、電力設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)等，具有綜合型強(qiáng)、分項(xiàng)工程繁多且工序復(fù)雜的特點(diǎn)。智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝是建筑電氣工程建設(shè)的重要組成部分，可避免雷擊或雷暴天氣損壞建筑內(nèi)部電路、設(shè)備等，是建筑功能發(fā)揮、安全性的基本保障。文章結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)簡要分析智能型防雷接地系統(tǒng)的價(jià)值，重點(diǎn)提出一種適用于建筑電氣工程的智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：智能型;防雷接地;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷暴天氣通常伴隨著高強(qiáng)度的電流與電壓，如果建筑電氣防雷接地系統(tǒng)不完善、防雷擊能力不足，便會(huì)導(dǎo)致建筑電氣系統(tǒng)電路損毀、元件損壞，甚至?xí)T發(fā)較為嚴(yán)重的安全事故，威脅建筑內(nèi)居民的生命及財(cái)產(chǎn)安全。為切實(shí)有效地避免雷擊干擾、損壞建筑電氣系統(tǒng)，需要從設(shè)計(jì)階段出發(fā)綜合考慮雷擊形式、雷擊危害程度、建筑電氣安全運(yùn)行需求等各類因素，在全面獲取建筑電氣工程相關(guān)資料、氣候條件等信息的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出智能型防雷接地系統(tǒng)，當(dāng)遭遇雷擊天氣時(shí)保證系統(tǒng)可自動(dòng)化采取防雷保護(hù)措施將雷擊電流引入地下，以此保證建筑居民及建筑電氣的安全性。

一、智能型防雷接地系統(tǒng)的價(jià)值

智能型防雷接接地系統(tǒng)是指在直擊雷防護(hù)、感應(yīng)雷防護(hù)、屏蔽、等電位連接、防雷接地等傳統(tǒng)防雷措施基礎(chǔ)上，應(yīng)用傳感器、算法技術(shù)及軟件等對整個(gè)接地防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測，通過系統(tǒng)雷擊次數(shù)、雷電流大小、SPD漏電流、接地電阻、工作環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)的全面收集、深度分析對雷電進(jìn)行預(yù)警并向管理平臺(tái)發(fā)出相應(yīng)指令，管理人員據(jù)此了解防雷設(shè)備運(yùn)行情況，可以實(shí)現(xiàn)建筑電氣雷電接地防護(hù)的自動(dòng)化與智能化[1]。

智能型防雷接地系統(tǒng)的價(jià)值體現(xiàn)在四個(gè)方面：①可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測各個(gè)接地電阻、電源SPD 漏電流、防雷接地保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)等，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行故障，縮短故障診斷及排除時(shí)間，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性;②可借助傳感器全面獲取并記錄雷擊次數(shù)、雷電流大小、SPD動(dòng)作次數(shù)、過電壓值等各類數(shù)據(jù)，可幫助建筑電氣管理者及時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與所處環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)防雷保護(hù)的大數(shù)據(jù)管理;③應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸或系統(tǒng)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)化預(yù)警，可突破建筑電氣防雷保護(hù)管理的時(shí)間與空間限制，大幅度提升建筑電氣系統(tǒng)的安全性;④具備可延展的功能模塊，可以根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)的防雷接地保護(hù)需求接入各類軟硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化調(diào)整與功能延伸。

二、建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能型防雷接地系統(tǒng)是建筑電氣工程中的有機(jī)組成部分，考慮到當(dāng)前建筑物電氣系統(tǒng)愈加龐雜，接入的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)也更加復(fù)雜，對于抗干擾性、防雷保護(hù)性及接地方式有著更高的要求，為此需要保證建筑電氣系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)電子設(shè)備、線路等以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)接地，并構(gòu)建完善的防雷接地結(jié)構(gòu)才能保證建筑電氣系統(tǒng)的安全性?；诖?，下文將簡要闡釋建筑電氣系統(tǒng)中智能型防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思路。

（一）智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型設(shè)計(jì)

智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般采用三層結(jié)構(gòu)，即設(shè)備層+傳輸層+管理層。設(shè)備層主要包括各類防雷接地保護(hù)裝置，如電源及信號(hào)浪涌保護(hù)器、浪涌后備保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及在線監(jiān)測終端、直擊雷監(jiān)測終端等;傳輸層負(fù)責(zé)各類數(shù)據(jù)的傳輸，可利用防雷型職能網(wǎng)管服務(wù)器、無限傳輸或云服務(wù)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;管理層由后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、防雷監(jiān)控軟件等構(gòu)成。

在上述三層結(jié)構(gòu)框架之下，雷擊所引發(fā)的高強(qiáng)度電流通過避雷下引線經(jīng)設(shè)備層轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳輸給上位機(jī)，室內(nèi)空間中接地干線以多組接地體控制電流的輸出。同時(shí)，應(yīng)用嵌入式ARM與智能化信息處理DSP系統(tǒng)、輸出門線控制器等連接主干線與建筑物結(jié)構(gòu)防雷導(dǎo)體，形成較為完善的智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型與路徑。

（二）智能型防雷接地系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1. I/O控制模塊設(shè)計(jì)

I /O控制模塊在智能型防雷接地系統(tǒng)內(nèi)的主要功能為信息交互及傳輸，針對由雷擊所引發(fā)的高強(qiáng)度電流需要經(jīng)過I/O控制模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳輸給處理器，借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)后實(shí)現(xiàn)對雷擊電流的預(yù)測及防雷接地保護(hù)裝置的自動(dòng)化開啟。在設(shè)計(jì)該控制模塊時(shí)可選擇FLEX數(shù)字量I/O控制模塊，可在短路、過載或過熱的情況下自動(dòng)化切斷輸出，防止雷擊電流過大損壞電子設(shè)備或元件。同時(shí)，在設(shè)計(jì)I/O控制模塊連接形式時(shí)，保證電源連接在編號(hào)為0的插槽內(nèi)，各類輸入輸出某塊連接在除編號(hào)為0、1的其余插槽內(nèi)[2]。

2. 電流衰減模塊設(shè)計(jì)

智能型防雷接地系統(tǒng)電流衰減模塊需配合避雷針使用，除避雷針以外還需根據(jù)實(shí)際情況裝備接地極、戶外接地母線等。在設(shè)計(jì)安裝方式時(shí)，需結(jié)合安裝條件及環(huán)境選擇適宜的安裝方式，具體包括圓鋼接地極安裝、扁鋼接地極安裝兩種方法。此外，保證接地體埋設(shè)的深度大于0.6m，垂直接地體之間的距離應(yīng)當(dāng)超過每一接地體長度的三至五倍。

3. 輸出轉(zhuǎn)換模塊及終端模塊設(shè)計(jì)

智能型防雷接地系統(tǒng)除雷電在線監(jiān)測與自動(dòng)預(yù)警功能外，還需要具備過載中斷控制功能。而該功能的實(shí)現(xiàn)依賴于完善的檢波電路。當(dāng)前結(jié)構(gòu)較為簡單、成本較為低廉的檢波電路為二極管檢波電路，當(dāng)輸出電壓超過預(yù)定闕值時(shí)二極管不導(dǎo)通，可以實(shí)現(xiàn)對雷擊電流的防護(hù)。

三、結(jié)束語

建筑電氣工程涉及范圍廣、工序復(fù)雜，其建設(shè)質(zhì)量將直接影響建筑功能及安全性。防雷接地系統(tǒng)是建筑電氣工程重要組成部分，在現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的支撐下，建筑電氣防雷接地系統(tǒng)呈現(xiàn)出自動(dòng)化、智能化發(fā)展趨勢。文章簡要介紹了智能型防雷接地系統(tǒng)電流傳輸模型及傳輸控制、硬件模塊設(shè)計(jì)思路，在實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中還需要結(jié)合建筑物所處地點(diǎn)、建筑電氣防雷接地需求等優(yōu)化系統(tǒng)功能、改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑電氣的防雷接地保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]雒虎生.建筑電氣安裝中防雷接地施工技術(shù)探討[J].散裝水泥，2021（03）：59-61.

[2]李躍龍，李躍虎.建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2019（03）：57-61.