浅谈弱电系统设备的防雷

摘要：雷击是一种自然现象，它能释放出的能量具有极强大的破坏能力。几个世纪以来，人类通过对雷击破坏性的研究、探索，对雷电的危害采取了一定的预防措施，有效地降低了雷害。本文中笔者首先简要论述了雷电的危害形式及分类，基于对弱电系统遭受雷击原因的分析，探讨了弱电系统设备设计原则及防雷措施。

关键词：雷电危害、弱电系统、防雷

中图分类号：S761.5文献标识码： A 文章编号：

一、前言

一直以来，由于电源质量问题及直击雷、雷电感应、瞬间过电压、零电位漂移、浪涌和过电压的侵袭，安装在弱电系统中的设备经常会受到各种过电压、过电流的危害。而这种危害造成的破坏和经济损失也在逐年上升，尽管有些自动化系统采取了一定的防雷防护措施，但是防雷效果不是很明显。由此可见，防雷设计已成为建筑弱电系统能否安全运行的一个重要问题。

二、雷电的危害形式及分类

雷电是由雷云即带电云层向地面建筑或大地进行放电的一种自然现象，它会对建筑物或电子设备产生严重破坏。

雷电危害一般可分为两类：一种是雷直接击在建筑物上，时建筑物发生热效应和电动力作用；另一种是雷电流产生的静电感应和电磁感应。具体如下：

1、雷电流高热效应的破坏

由于雷电产生的较大电流通过导体时，极短的时间就可以将电能转换成热量，转换的热量达到一定程度时，可导致设备金属熔化，进而引发火灾或爆炸。

2、雷电流高压效应的破坏作用

雷电放时产生的高压可以损坏发电机、变压器等电器设备的绝缘，造成大规模停电，绝缘破坏引起的短路可导致可燃物的着火或者爆炸等。

3、电磁感应

雷电具有很高的电压、电流，同时又是在极短的时间发生的，因此在它周围的空间里将产生强大的交变电磁场，使电磁场中的导体感应出较大的电动势，并且还会在构成闭合回路的金属物也产生感应电流，这时如回路上有的地方接触电阻过大，就会局部发热或发生火花放电。

4、静电感应破坏

当金属处于雷云与大地的电场中时，金属表面会感生出大量的电荷，这些电荷不会随着雷云放电结束而消散，因而，产生高达几万伏的对地电压，称为静电感应电压，可以击穿数十厘米的空气间隙，发生火花放电。

5、雷电波侵入

由于雷击在架空线路、金属官道上产生的冲击电压，使雷电波沿线路和管道迅速传播。若雷电波传播至建筑物可造成建筑配电装置和电气线路绝缘层击穿，并产生短路。

6、防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用。

当防雷装置接受雷击时，在接闪器和引下线接地体上都具有很高的电压，如果防雷装置与建筑物内外的电气设备、电气线路或其它金属管道的相隔距离很近，它们之间就会产生放电，可能引起电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿。这种现象称为反击。

其中的静电感应和电磁感应这两种冲击过电压成为雷电感应过电压（浪涌过电压）。浪涌过电压系统设备的损害没有直击雷猛烈，但是由于其具有放电时间长、发生较为隐秘、雷击破坏面积大等特点，使浪涌过电压造成的雷害要比直击雷大的得多。

三、弱电系统遭受雷击的原因

弱电系统受到雷击的事故时有发生，而发生较多的则是一些旧建筑。其受到雷击损坏的弱电系统主要分为受到直接雷击或受到感应雷击这两种。比较陈旧的建筑物的弱电系统常常受到雷击是有原因的，主要包括以下两点：1） 弱电系统遭受雷击与旧建筑物本身的特点密切相关。由于这些建筑物建造的时间比较早，当时的技术落后，防雷设施不全，甚至没有安装防雷设施。2） 再一个重要原因是旧建筑物在进行改建的过程中，只注重了弱电系统的安装，却忽视了弱电系统防雷的考虑。

四、建筑弱电系统防雷系统设计原则

1、可靠性原则

防雷系统的可靠性可以说是防雷系统设计首先需要考虑的问题，因为其可靠性直接影响到防雷系统的正常工作和防雷效果。在建筑物的弱电系统防雷设计中并不是要追求所有设备的高端化，也并不是越高端的设备防雷效果一定会越好，更加需要我们注意的是我们的防雷系统设备要符合建筑物的需要，这需要与建筑物自身的特点相结合。与此同时设备的安装必须符合规定，按照标准的方法安装，只有这样才能够达到最好的效果。

2、开放性及可维护性原则

为了适应最新技术的不断发展变化，开放性和可为持续性是以后发展趋势的要求。为了满足客户的需要，我们所选设备必须要符合国际标准以及工业标准，结构应当是先进的开放的，可扩充的，能够满足日益扩充的需要。

3、实用性原则

在设计安装弱电防雷系统时我们必须明白的一点是，这个防雷系统并不是绝对是花费越高，作用就越大，而是用最合理的花费，最科学的方法保护用户的投资，保证整个网络系统的正常运行。实用性就是要求做到以最合理的花费最大限度地满足客户的要求。

五、弱电系统设备防雷措施

1、内部防雷措施

设计安装内部防雷设施，在当建筑物遭受雷击时，内部防雷设施会立即排放雷电流，已达到保护室内弱电系统不受损坏的目的。其具体措施有以下几点：

（1）在电源上设置多级防护。实施电源防护的常用做法是设置浪涌保护器，其设置地点是在电源引入电柜处，这样就可以对电源实施一级保护，与此同时我们还可以在重要的楼层或重要的电气设备电柜处设置保护器实施二级的保护，甚至对一些高端的精密仪器加设浪涌保护器实施第三级的保护作用。通过这样的层层保护，可以提高防护的稳定性，效果明显。

（2）信号防护措施。我们在做好电源防护之后，还应该采取一系列的信号防护措施。信号防护措施。我们在做好电源防护之后，还应该采取一系列的信号防护措施。其通用的做法是设计安装一系列的粗保护和细保护相结合的大流量电路系统，我们采用臂电回路将信号线路上的雷电流排泄到接地系统，以达到良好的弱电系统避雷效果。总之，当前防雷工作的重点就是建筑弱电系统的防雷，在防雷的工作中我们要加大对这一领域的研究投入，不断的提高弱电系统防雷设备科学合理性，不断地完善防雷设施的建设，提高防雷效果。

2、外部防雷措施

可以说，完善合理的建筑物本身就应该具备必要的防雷设备，外部防雷是最直接的防雷措施。可以十分有效的避免建筑物直接遭受雷电的袭击。其具体措施有以下几点：

（1）接闪器。为了避免室外弱电系统遭受雷电的袭击，其最好的避雷方法是根据建筑物本身的特点及情况，安装一些避雷针或避雷线，以到达避雷的效果。其工作原理是在安装了这些接闪器之后，那么在接闪器工作的范围之内，产生的雷电会直接通过接闪器排送到地下，这样就有效地避免了雷电对建筑物的破坏作用。

（2）引下线。引下线目的是为了把接闪器接到的雷电流安全的引入地下。在现实的设计安装中建筑物内的钢筋是最常见的引下线，利用现成的钢筋作为引下线，不仅可以大大的节约工程的成本，而且还能起到有效防止雷电从建筑物侧面袭击的作用。在设计安装时我们通常会使用多根引下线，而不是使用单一的引下线，这样可以有效提高引出电流的可靠性。而且我们还可以通过对引下线粗细，根数以及密集程度的控制，来控制感应范围，以及起到均匀分摊电流的作用，有效提高安全度。

（3）接地。我们知道一切的防雷设备最终都需要通过接地设施把雷电流排到大地中去，理所当然一个科学合理的接地系统至关重要。其弱电系统的接地设施主要由以下几个部分组成：一是接地线，接地线网采用矩形铜排连接成，沿建筑物布线系统进行接地线走向。二是接地体，可选用外表镀锌的圆钢、角钢、扁钢、钢管等材料3 根制成，作垂直水平或耙形埋设：—般可在建筑结构四周设置4个接地体，每一接地体与地网线相连且设置检测点，4个接地体与地网线通过可靠连接后使整个建筑接地系统连接成一个系统网。

六、结语

综上所述，做好建筑弱电系统防雷接地措施，不仅仅是保证整个建筑功能正常发挥的必然要求，也是促进整个弱电系统安全稳定的必然选择，在进行建筑物弱电系统的防雷措施时候，要综合考虑到建筑物和弱电系统的实际情况，采取合理有效的措施，做好防雷接地工作。从而为人们生活水平和生活质量的提高奠定坚实的基础。

参考文献：

陈建文 张素兰 刘建：《浅谈智能建筑弱电工程防雷接地》，《综合布线》， 2009年03期

段世隆：《惠州某高层建筑弱电(LED)防雷分析及改进》，《百科论坛》， 2009年03期

刘剑：《高层建筑防雷接地的措施探讨》，《科技资讯》， 2008年21期

江海君：《弱电智能化系统防雷结构设计的研究》，《电力防雷设计》， 2009年02期