《建筑物的防雷与安全用电》电子教案

关键词：低压用电作业线路

《建筑物的防雷与安全用电》电子教案（共5篇）

篇1：《建筑物的防雷与安全用电》电子教案

建筑物的防雷与安全用电

课题引入：

1、请观看下面图片反映的自然现象云层对云层闪电云层对地闪电

2、造成的危害举例配电柜被损坏厂房被击毁建筑物被烧毁人员被击伤

第六章建筑物防雷与安全用电

主要内容：

一、雷电的基本知识

二、建筑防雷装置和防护方法

三、建筑防雷分级及要求学习目标：

1、了解雷电的形式和危害

2、熟悉常用防雷装置的构成及相关知识

3、初步掌握建筑防雷平面图的识读

4、了解我国对建筑防雷的要求和措施教学重点：

三种防雷装置的组成和工作原理及特征要求教学难点：

电磁感觉雷和静电感觉雷的防护机理课时安排：

2学时适用班级：

12工民建教学过程：

第一节建筑物的防雷

一、雷电的基本知识

雷电是在云层之间或云层和大地之间发生放电的一种季节性的自然现象。目前人类还不能完全掌握与利用雷电，仍处于防范其造成灾害的阶段。在雷雨季节时，地面的气温变化很不均，当气温升高时，会形成一股上升的气流。这种上升的气流，因含有大量的水蒸汽，在受到高空中高速低温气流的吹袭，会凝结并分裂为一些小水滴和较大的水滴。它们带有不同的电荷。形成机理浅析：

较大的水滴带有正电，并以雨的形式降落到地面，而较小的水滴带有负电，仍飘浮在空中，而且有时会被气流携走，于是云就由于电荷的分离，形成带有不同电荷的雷云。当电荷积聚到一定程度，便冲破空气的绝缘，形成云与云之间或云与大地之间的放电，进而发出强烈的光和声，这就是人们常见的雷电。雷云层和大地接近时，使地面也感应出相反电荷。

1、雷电云图

2、雷电形成图

3、雷云放电演示

流光放电梯级下行先导上行先导回击后续闪击

4、雷电活动规律

雷电是不可避免的自然灾害。地球上任何时候都有雷电在活动。据统计，每秒钟造就1800阵雷雨，往往伴随600次闪电，其中就有100个炸雷击落地面，造成建筑物破坏，毙伤人、畜等。因此，了解雷电生发生的规律，掌握正确的预防措施和自救方法是十分必要的。

雷电活动从季节来讲以夏季最活跃，冬季最少。从地区分布来讲是赤道附近最活跃，并随着纬度升高而减少，极地最少。另一种评价雷电活动的强弱的方式为“雷闪频数”，也就是说1000km2内一年共发生雷闪击的次数。

评价某一地区雷电活动的强弱，通常用“雷电日” 方法。即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣的天数。雷电日天数越多，表示该地区雷电活动越强，反之则越弱。我国平均雷电日的分布，分四个区域：西北地区一般在15日以下；

长江以北地区在15-40天之间；

长江以南在40天以上；

北纬23度以南地区超过80天。

广东的雷州半岛地区及海南省，是我国雷电活动最剧烈的地区，年平均雷电日高达120天及以上。

雷击区：在同一地区内，雷电活动有所不同，有些局部地区，雷击要比邻近地区多得多。如广东的沙河，北京的十三陵等地。

5、雷击经常发生的地区

①、有金属矿床、河岸、地下水出口处、山坡与稻田接壤的地方和具有不同电阻率土壤的交界地段

②、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方也容易遭受雷击；

③、地面上有较高的尖的建筑物，或在旷野有比较孤立、突出的建筑物也易遭受雷击。

6、放电时的特点

①、放电电流大，数值高达20－750KA;②、放电时间极短，大约几十－500μs；

③、放电电压高，数值达100－1000KV，直击雷冲击电压高达MV级； ④、放电时产生的温度高达1000－2000℃。

7、雷电的危害

①机械效应：建筑物击毁，伤害人畜及设备；

②热效应：在极短的时间内产生大量的热能，烧断导线和设备，造成火灾。

③电气效应：破坏电气设备和线路的绝缘，产生闪烁放电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。

阶段小结（扩展）：尖端放电现象

科学实验表明：假如金属球带电，由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的最外层表面，并用逃离金属球面的趋势。球带尖锋部分的电子受到同性电荷往外排斥力最强，帮最容易被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”。此外当带电物体周围的空气越潮湿或带有与带电体相反电荷的离子时，带电体也越容易放电。

二、建筑物防雷装置和措施

（一）直击雷

雷电的破坏形式主要有四种，其中以直击雷危害最大。

当雷云较低，周围又没有带异性电荷的云层，而地面上突出的树木或建筑物等，被感应出异性电荷，雷云就会通过这些物体与大地之间直接放电，这种直接击中的雷击，称为直击雷。

雷电的数十万至数百万伏高电压能使电气设备、线路的绝缘层击穿，产生火花，引起燃烧和爆炸。毁坏发电机、电力变压器；烧断电线、劈裂电杆造成大规模停电；引起短路导致火灾或爆炸事故。

1、破坏形式实例：

1989年8月12日．青岛市黄岛油库5号油罐遭雷击爆炸，大火烧了60小时，火焰高300米，烧掉4万吨原抽，烧毁10辆消防车，使19人丧生，74人受伤，还使630吨原油流入大海。

2、直击雷防护装置和形式（1）防护装置

组成：接闪器、引下线、接地装置。

作用：将雷云电荷或建筑物感应电荷迅速引导入地，以保护建筑物、电气设备和人员安全。（2）防护原理及形式

① 接闪器：

有避雷针、避雷带、避雷网三种形式。

安装在建筑物顶端，以引导雷云与大地之间放电，使强大的雷电流通过引下线进入大地，从而保护建筑物免遭雷击。

※ 避雷针通常设在被保护的建筑物顶端的突出部位。

一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成，上部制成针尖形状，长度约2m，圆钢截面积不得小于100mm2, 钢管厚度不得小于3mm。单针的保护范围，双支等高避雷针的保护范围。

※ 避雷带用避雷带代替避雷针，既美观又实用。它是沿建筑物易受雷击的部位，如屋脊、女儿墙、山墙等位置水平敷设的带形导体。安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支架上。

※ 避雷网屋顶面积很大时，采用避雷网做接闪器较安全，它是由屋面上纵横敷设的辟雷带组成的网络形状的导体。安装通常采用明装和暗装相结合的方式，高层建筑则将内部的钢筋连接成笼式避雷网。

避雷带组成的网络形状的导体。采用截面积不小于50 mm。的镀锌扁钢和镀锌圆钢，交叉点必须进行焊接。避雷网宜采用暗装，其距屋面一般不大于20 mm。

② 引下线:是连接接闪器和接地装置的金属导线，其作用是将接闪器与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路。

一般采用圆钢或扁钢制成，对钢混结构的建筑，采用混凝土中的主钢筋作为引下线，所有金属构件之间必须焊接连成电气通路。③ 接地装置：接地体和接地线的总和。作用：把引下线引下的雷电流流散到大地土壤中去。接地极(或称接地体)是深埋于地下的一个(组)导体，如采用一根2．5 m长，直径小于10 mm的镀锌圆钢竖直插入地面下，它与大地间有良好的接触，被看作大地的一部分。

接地线可采用镀锌扁钢或铜排将接地体连接成一个接地网。为便于测量接地装置的接地电阻，在引下线接近地面的地方设断接夹子。

接地线：连接引下线和接地体的导体。为提高接地装置可靠性，在建筑物外围可安装多个接地极，两接地极的间距相隔5 m，环绕建筑物一周，并将每一组接地极用接地线和引下线连接起来。

（3）建筑防雷平面图

对建筑物的防雷要求，需用建筑防雷平面图来表示。它是在屋面平面图的基础上绘制出来的，表示出建筑防雷装置的类型和布置、材料的种类和规格及安装要求。

常用的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管，最为经济合理。（4）建筑物易受雷击的部位

再次引入：感应雷：雷云放电时产生强大电场和磁场的变化，会产生感应过电压(电磁感应)和雷电波侵入(静电感应)两种破坏形式。

（二）感应过电压（电磁感应雷）

雷电放电时在短时间内产生大的电流变化，形成迅速变化的强大磁场，在金属导体内产生很高的感应电动势，当导体闭合时，产生很大感应电流。如果导体环路有小的间隙，会在小间隙处出现很大的感应电压，将间隙处绝缘层击穿，引起火花，发生火灾或爆炸。

1、防护方式

将建筑物的所有环形导体接成可靠的闭合回路。如各种金属管道、建筑物结构内的钢筋、导线的金属保护管(套)。

原理：采用屏蔽、接地和等电位连接等方法，消除自身被感应条件，从而实现防护.2、室内等电位连接

（三）雷电波侵入（静电感应雷）

输电线路受到雷击或靠近雷云层产生感应静电荷，当云层上的电荷由于雷电突然消失，在导体上的感应电荷得不到释放，致使以雷电波的形式高速流动而形成。

危害：摧毁线路上的电气设备，破坏建筑物，威胁人们的生命和财产安全。在低压系统中，这类事故约占总雷害事故的70%。

例如：雷雨天，室内电气设备突然爆炸起人或损坏；人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。

1、防护方式

将低压线路埋地敷设，线路采用架空线路直接引入建筑物时可在进户点安装避雷器；进入建筑物的金属管道也要接地。

常用避雷器：

FS阀式避雷器 FZ阀式避雷器

2、防护装置

接地地网

地线

电源线路

3、避雷器防护原理

正常状态时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响运行；当高压冲击波来临时，间隙被击穿而接地，从而强行截断冲击波；雷电流通过以后，避雷器间隙又恢复绝缘状态。举例FS阀型避雷器。

（四）球形雷

球形雷是一种球形、发红光或极亮白光的火球，运动速度大约为2m/s。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。防护的方法待研究中。

例如，1978年8月17日晚上，原苏联登山队在高加索山坡上宿营，5名队员钻在睡袋里熟睡，突然一个网球大的黄色的火球闯进帐蓬，在离地1米高处漂浮，唰地一声钻进睡袋，顿时传来咝咝烤肉的焦臭味，此球在5个睡袋中轮番跳进跳出，最后消失,致使1人彼活活烧死,4个严重烧伤。

三、建筑防雷分级及要求

凡制造、使用或储存炸药、火药等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物为一类防雷建筑。按《建筑物防雷设计规范》规定，划分为如下三级：

1、一类防雷的建筑物

(1)防直击雷的接闪器应采用装设在屋角、屋脊、女儿墙或屋檐上的避雷带，并在屋面上装设不大于10m×10m的网格。(2)为了防止雷电波的侵入，进入建筑物的各种线路及金属管道宜采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢管及金属管道与接地装置连接。(3)对于高层建筑，应采取防侧击雷和等电位措施。一级防雷保护措施：

此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路枢纽站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆、大型旅游建筑、国际港口、客运站等；另外，还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物，高度超过100m的建筑物。

2、二类防雷的建筑物

(1)防直击雷宜采用装设在屋角、屋脊、女儿墙或屋脊上的环状避雷带，并在屋面上装设不大于15m×15m的网格。

(2)为了防止雷电波的侵入，对全长低压线路采用埋地电缆或在架空金属线槽内的电缆引入，在入户端将电缆金属外皮、金属线槽接地，并与防雷接地装置相连。(3)其他防雷措施与一级防雷措施相同。二级防雷保护措施:

此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑；以及大型商店、影剧院等。另外，还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物；省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。

3、三类防雷的建筑物三级防雷保护措施:(1)防直击雷宜在建筑物屋角、屋檐、女儿墙或屋脊上装设避雷带或避雷针，当采用避雷带保护时，应在屋面上装设不大于20m×20m的网格。对防直击雷装置引下线的要求，与一级防雷建筑物的保护措施对防直击雷装置引下线的要求相同。

(2)为了防止雷电波的侵入，应在进线端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。若电缆转换为架空线，应在转换处装设避雷器。

教学要点回顾：

1.雷电的危害巨大，安全防范不可松懈；

2.直击雷雷击危害最大，防护采用接闪器将雷电导入大地的方法；

3.感应过电压防护，防护采用等电位连接、屏蔽和接地等方法，消除自身被电磁感应条件实现保护；

4.雷电波侵入防护，采用避雷器将静电高压流导入大地的方法。

5.《建筑物防雷设计规范》对不同等级的建筑物，有不同等级的防护要求。

作业： P119

6－1 雷电有哪些危害？

6－2 避雷装置有哪几种?

篇2：《建筑物的防雷与安全用电》电子教案

一、施工现场必须采用“三相五线制”供电，并必须符合下列要求：

1、施工现场，必须采用TN―S保护接零系统（用电设备的金属外壳必须采用保护接零），专用保护接零线的首、末端及线路中间必须重复接地。

2、“三相五线制”的供电干线、分干线必须敷设至各级电制箱。

3、专用保护接零（地）线的截面积与工作零线相同，且不得小于干线截面积的50%，其机械强度必须满足线路敷设方式的要求。

4、接至单台设备的保护接零（地）线的截面积不得小于接至该设备的相线截面积的50%，且不得小于2.5mm²多股绝缘铜芯线。

5、与相线包扎在同一外壳的专用保护接零（地）线（如电缆），其颜色必须为绿/黄双色线，该芯线在任何情况下不准改变用途。

6、专用保护接零（地）线在任何情况下严禁通过工作电流。

7、动力线路可装设短路保护，照明及安装在易燃易爆场所的线路必须装设过载保护。

8、用熔断器作短路保护时，熔体额定电流应不大于电缆线路或绝缘导线穿管敷设线路的导体允许载流量的2.5倍，或明敷绝缘导线允许载流量的1.5倍。

9、保护、控制线路的开关、熔断器应按线路负荷计算电流的1.3倍选择。

二、生产工人必须遵守下列安全要求：

1、使用移动式用电设备（如振动器、手持式电动工具）的操作者，必须穿绝缘鞋、戴绝缘手套。

2、电源电缆长的移动式用电设备，必须设专人调整电缆（操作者必须穿绝缘鞋绝缘手套）严禁电缆浸水。电源线严禁直接牵拉，必须打铁索。

三、现场电气人配备及其职责的基本内容：

1、施工现场必须视工作量大小配备足够的持证电工（不少于两名），电工应持市、地劳动安全监察部门核发的电工证。

2、在驻场电工中，应由项目负责人指定一名责任心强、技术较高的电工为现场电气负责人，电气负责人的职责是负责该现场日常安全用电管理和保管安全用电技术档案。

3、施工现场的一切用电设备的金属外壳必须接零（由专用变压器供电）或接地（由公用变压器供电）保护，现场电工必须熟悉现场的用地施工组织设计，正确安装、维护现场的电气设备。

4、现场电工必须严格遵守操作规程、安装规程、安全规程，维修电气设备时应尽量断开电源，验明单相无电，并在开关的手柄上挂上“严禁合闸、有人工作”的标示牌方能进行工作，未经验电，则应按带电作业的规定进行工作。

5、现场电工不得随意调整自动开关脱扣器的整定电流或开关、熔断器内的熔体规格，对总配电柜、干线、重要的分干线及大型施工机械的配电装置作上述调整时，必须得到电气质安员同意方能进行。

6、现场的一切电气设备必须由持证电工安装、维护，非电工不得私自安装、维修、移动一切电气设备。

7、运行中的漏电开关发生跳闸必须查明原因才能重新合闸送电，发现漏电开关损坏或失灵必须立即更换。漏电开关应送生产厂或有维修资质的单位修理，严禁现场电工自行维修漏电开关，严禁漏电开关撤出或在失灵状态下运行。

8、一切用电设备必须按一机一闸一漏电开关控制保护的原则安装施工机具，严禁一闸或一漏电开关控制或保护多台用电设备（包括连接电气器具的插座）。

9、严禁线路两端用插头连接电源与用电设备或电源与下一级供电线路。

10、潮湿场所的灯具安装高度小于2.5m必须使用36V照明电压。

11、现场电工除做好规定的定期检查外，平时必须对电气设备勤巡、勤查，发现事故隐患必须立即消除。对上级发出的安全用电整改通知书必须在规定的期限内彻底整改，严禁电气设备带病运行。

篇3：建筑物电子信息系统的综合防雷

一、雷击电磁脉冲的危害途径

雷击电磁脉冲是一种干扰源, 其侵入大楼计算机房的主要方式有: (1) 雷击发生在大楼附近时, 空间电磁辐射对大楼内部计算机设备的电磁干扰; (2) 大楼防雷装置接闪时, 强大而波形陡的雷电流通过引下线时, 在周围空间产生交变的电磁场; (3) 进入大楼计算机房的电力线及信号传输线引来的雷击电磁波对内部电气设备的干扰; (4) 雷击时地电位反击电压通过接地体入侵[3]。

二、雷击电磁脉冲的防护措施

建筑物雷击电磁脉冲的防护是一个综合性、系统性的工程, 需建立整体防护体系, 其基本原则和方法就是提供合理的雷电流泄放通道, 进行分流、均衡电位、屏蔽、合理布线和接地。电子信息系统应采用外部防雷 (防直击雷) 和内部防雷 (防雷击电磁脉冲) 等措施进行综合防护, 如图1所示[4]。

(一) 外部防雷措施

外部防雷即计算机房所在建筑物的直击雷防护, 是雷电防护的首个重要环节, 措施主要包括接闪器、引下线、接地装置的设计安装。首先应按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 (2000年版) 的规定, 根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果对建筑物进行防雷分类。由于电子信息系统对雷电十分敏感, 防御能力很低, 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB50343-2004) 对电子信息系统建筑物所处区域作了设定:按地区雷暴日的等级划分成少雷区、多雷区、高雷区、强雷区, 年平均雷暴日在20天及以下的地区为少雷区;年平均雷暴日大于20天, 不超过40天的地区为多雷区;年平均雷暴日大于40天, 不超过60天的地区为高雷区;年平均雷暴日超过60天以上的地区为强雷区。防雷设计时, 应根据当地的雷暴日水平, 适当提高防雷类别, 对电子信息系统应用较集中的银行、学校、邮电、通讯等机房宜列为第二类防雷建筑物进行防直击雷设计[4,5]。

按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 (2000年版) 关于第二类防雷建筑物的防雷措施规定, 直击雷的防护宜采用装设在建筑物上的避雷网 (带) 或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网 (带) 应按附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设, 并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格, 所有避雷针应与避雷带相互连接。引下线不应少于两根, 并应沿建筑物四周均匀或对称布置, 其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时, 可按跨度设引下线, 但引下线的平均间距不应大于18m。防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置, 接地装置的接地电阻值按接入设备中要求的最小值确定。接地装置应利用建筑物的自然接地体, 当自然接地体的接地电阻达不到要求时, 要增加人工环形接地。环形接地网是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的接地网可以使得界面以外的电场分布比较均匀, 从而减少跨步电压对人的危害, 也减少室内在雷击时由于地面电位梯度大容易产生对设备高电压反击的危险。

(二) 内部防雷措施

1. 分流

充分利用建筑物的立柱主筋做引下线, 不但防雷效果好, 而且经济有效。具体做法是距离均匀的柱子主筋用为引下线, 并将每层楼板具有一定尺寸的钢筋网格、金属构件和地桩进行可靠焊接, 形成一个法拉第笼, 达到多通道、低阻抗的泻流途径, 使雷电反击和感应的影响减小。

2. 屏蔽

屏蔽的主要目的是对建筑物内的所有电子设备进行防护。由于雷电流是由建筑物外墙四周柱子内的钢筋引下接地装置的, 因而外墙处的电流密度大, 其周围的磁场强。所以, 建筑物内的所有电子设备的交流电源线、通信线、数据传输线的主干线不应该在靠近外墙处敷设, 最好架设在大楼的中心部位, 以尽量缩小感应的范围面。设备的屏蔽应在对电子设备耐过压水平调查的基础上, 按IEC划分的防雷区 (LPZ) 施行多级屏蔽。首先利用建筑物内主钢筋组成的法拉第笼形成初级屏蔽网;所有进出建筑物的低压供电线缆和通信线缆都要穿金属管保护或采用屏蔽电缆, 并将金属管和屏蔽层两端作可靠接地;建筑物的金属门、窗也要可靠接地。此外, 有特殊要求的线路电源侧还应加装隔离变压器, 稳频、稳压装置或设备本身加滤波装置。

3. 等电位连接

等电位连接是内部防雷的一个重要措施, 花费少, 防雷效果却很明显, 其目的是减少雷电流所引起的电位差。所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接, 电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器 (SPD) 接地端等均应以近距离与等电位连接网络的接地端子连接。等电位连接网络的结构形式有:S型和M型或两种结构形式的组合。电源线、信号线不能直接接入共用接地系统的, 要通过瞬态浪涌过压保护器 (SPD) 进行等电位连接。

4. 共用接地

接地粗略地分为两种:一种是功能性接地, 一种是保护性接地。功能性接地是保证设备正常运行, 保护性接地是保护设备和人身安全。随着建筑物面积和高度的增大及城市建筑的发展, 功能性接地与保护性接地的分离已越来越困难, 同时使用多个接地系统必然在建筑物内引进不同的电位, 从而导致设备出现功能故障或损坏。共用接地系统, 是将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线 (PE) 、等电位连接带、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地及接地装置等连接在一起的接地系统。因此, 采用共用接地系统使雷电流得到迅速的均匀泄流, 使建筑物电位处于同等水平, 减少电位差, 从而减少地电位反击的危害。电子设备采用共用接地系统, 可使讯号接地不形成闭合回路, 共模型态的杂讯不易产生, 同时可消除静电和电场的干扰, 不易受磁场干扰。

5. 雷击电涌保护

雷击电涌保护是指在雷击过电压入侵的所有通道, 包括电源、信号、天馈、网络等终端设备装设必要的浪涌保护装置 (SPD) , 并与等电位连接带连接, 起到限制瞬态过电压、分走电涌电流而保护电子设备的目的。据统计, 约有60%~80%的雷电波入侵来自电力传输线。因此, 应重点加强对电源系统的雷电防护, 至少在电源进入建筑物、电子设备机房和电子设备前加装SPD进行三级防护。第一级SPD应安装在建筑物电气装置的电源进线处, 这样可将沿供电线路袭来的雷电波过电压防护于建筑物之外;第二级SPD可安装于楼层电源配电箱内或设备机房电源配电箱处, 以防止暂态过电压沿配电干线侵入到各楼层或设备机房;对于耐冲击电压低于1.2k V的设备 (如计算机设备、通讯设备等) , 还需在其电源输入前设置SPD, 即在其专用配电箱内安装第三级SPD, 以防暂态过电压对于灵敏度高的微电子信息设备的损害。对各种信号线路也要加装相应的SPD进行保护。

6. 合理布线

在现代建筑物内部都离不开照明、动力、电话、电视和各种微电子设备的线路, 必须充分考虑防雷与这些管线的关系。当防雷装置接闪时, 为了保证这些线路不受影响, 首先将这些线路穿于金属管内, 保证可靠屏蔽;其次, 线路主干线的垂直部分要走在高层建筑的中心部位, 避免靠近作为引下线的柱筋位置, 以尽量缩小电磁感应的范围。

三、结语

电子信息系统雷电防护是一个比较系统的工程, 要综合做好外部防雷和内部防雷, 建立整体防护体系, 在完善直击雷设施的基础上, 采用分流、屏蔽、等电位连接、共用接地、雷击电涌保护、合理布线等措施, 才能有效地防止雷击电磁脉冲的侵害。这些措施要综合运用, 同时还要根据各类设备特点和防护对象的实际情况灵活应用、综合考虑, 才能获得良好效果。

摘要：文章通过对雷击电磁脉冲危害的特点和侵入建筑物电子信息系统的途径进行分析, 利用现代防雷理论, 结合多年雷电防护工程实践经验, 指出对建筑物雷击电磁脉冲的防护是一个综合性、系统性的工程, 需建立整体防护体系, 提出分流、屏蔽、等电位连接接地、雷击电涌保护、合理布线等防御措施。希望能对同行进行电子信息设备的防雷设计有所启迪。

关键词：电子信息系统,雷击电磁脉冲 (LEMP) ,综合防雷

参考文献

[1]谢海华.现代建筑内电子信息系统的雷电防护[D].南京信息工程大学, 2006.

[2]周壁华, 陈彬, 石立华.电磁脉冲及其工程防护[M].北京:国防工业出版社, 2003.

[3]郭道通, 殷堂春, 白桦, 等.电子信息系统感应雷防护技术探析[J].科技资讯, 2009 (, 12) .

[4]建筑物电子信息系统防雷技术规范 (GB50343-2004) [S].北京:中国建筑出版社, 2004.

篇4：电子应用工程建筑物中的防雷设计

【关键词】微电机；建筑物；防雷设计

微电子技术的在得到广泛关注的应用的同时，也存在一些缺点，如果其遭到雷击，很可能是设备甚至系统受到损坏和中断，所以对微电子在建筑物中的设计必须要给予足够的重视。

一、微电子设备容易遭受雷电电磁脉冲的损坏

雷电磁脉冲具有感应范围大的特点，其对建筑物内的各种电子设备都有着一定的危害。

而微电子设备在抗干扰能力方面较低，比较容易遭受到各种来自雷电磁脉冲的侵害。

1.由于微电子设备越来越像高精度和高可靠性发展，其对雷电电磁脉冲的抗击打能力也越来越有所下降，所以如果没有一套高于普通建筑的科学、配套、合理的防雷电电磁脉冲的保护措施，是极其危险和不可靠的。所以，在智能建筑的设计中，微电子设备的防雷电保护是必须而且首先要考虑的一个问题。

2.微电子设备受到破坏的很大原因是由于收到次脉冲的干扰。雷电电磁脉冲对微点设备的干扰形式主要有：避雷针在接闪时，瞬间雷电中带有的强大的磁场对建筑内的微电子设备进行干扰；空中的电磁辐射对微电子设备的电磁干扰；由外部电缆传来的电磁波对微电子设备的干扰。

在许多建筑物种，仅仅采用避雷针或者避雷网就可以有效降低雷害的概率。雷电感应一般比较难以防范，其不但可以感应到几百米以外的落雷所产生的电磁脉冲，也可以感应避雷针等防雷措施中的电磁脉冲，但一般的电子设备对雷电脉冲的防护本身就很高，所以造成的伤害并不是很大。电子设备的耐压水平较低，许多雷电脉冲都可以对其产生伤害，而微电子很有可能被来自电源线、信号线等所带的雷电电磁脉冲所损坏，所以微电子设备损坏的主要原因是由于雷电磁脉冲的作用。

二、电子应用工程类建筑防雷设计考虑的问题

通常情况下在进行建筑物的防雷装置的设置时，主要有内部装置设置和外部装置设置两种。外部防雷装置一般都是避雷针、避雷网等常规装置，而除了常规装置以外的如：屏蔽、等电位等所有防雷措施都属于内部防雷装置的范畴。这样划分既可以防止建筑遭受直雷击也可以减少电磁脉冲对微电子设备的损坏，从而达到保护微电子设备的目的。

随着信息技术的不断发展，由于传统的防雷装置有着局限性，所以其已经不能够很好的保护电子应用工程类建筑物避免雷电的侵害，所以在点在应用工程类建筑中设计人员要在做好传统防雷的基础上，不断强化建筑物内部的防雷设计。

1.传统的外部防雷措施如：避雷针如要保护建筑物内的电子设备免遭雷击伤害，其就必须具有一定的高度，而高度和遭受雷击的概率是成正比，既避雷针的高度越高，遭受雷击的概率也就越大。所以，如果对电子应用工程类的建筑物只使用传统的避雷方法，不仅无法达到保护微电子设备的目的，甚至有可能给微电子设备带来更大的危害。基于以上原因，建议在电子应用工程类建筑物中尽量避免使用避雷针。如要使用，也必须做好必要的内部防雷措施，以此来降低和减少由避雷针带来的危害。比如在防雷设计中，在保证引下线之间距离符合规定的前提下，尽量多使用引下线，其不仅可以对雷电流起到很好的分流效果，还可以达到屏蔽的效果，从而达到更好保护微电子设备的目的。

2.前面，我们已经知道微电子损坏的主要原因就是电磁脉冲，而电磁脉冲来自外部，所以屏蔽是防止电磁脉冲干扰微电子设备的最好方法。屏蔽的主要原理是：利用建筑物内的钢筋结构，使其连接成一体，这样不仅可以有效防止电磁波的辐射，还可以达到对雷电的分流效果，从而达到对电磁脉冲屏蔽的目的。而防雷电干扰还有一个很有效的方法，就是利用室内布线，其主要原理是：使微电子设备远离建筑中引下线，并将主干线与接地网进行连接。

而在防雷方面，良好的接地措施也是很重要的一个因素，其主要分为以从设备运行角度考虑、消除连续低频噪音为目的的独立接地和以过压保护为目的的联合接地体两种形式。而现在，在电子应用类工程建筑物种多使用联合接地体的方式以达到有效避雷的目的。这是因为联合接地体主要是将工作接地、防雷接地和电子信号进行统一的连接，将其连接到建筑的基础接地装置上，从而使建筑物遭受雷击时，建筑物内的电压保持不变。正是由于联合接地体能够达到独立接地所不能达到的对电压保护的目的，其被越来越多的用在建筑物的防雷设计中。由于在电子应用系统中，通常对在低频信号工作接地有较高的要求。因此，通常不允许在低频工作接地系统中存在坏流，采用的是联合的接地体。所以，通常采用单点接地系统在低频信号工作接地中。任何一层的低频喜好工作接地都要直接接在本层的单点接地板上。整个建筑物形成一个树状结构的干式结线，不得有环路的存在，整个单点接地系统应该确保建筑物的基础底板和建筑物的中心系统具有良好的链接。并且直接把它和基础装置焊接起来。这样可以有效的避免防雷引下线引起的强磁场干扰。

三、对电子应用类工程建筑的防雷设计应注意的事项

1.为了确保雷雨天电子设备能够正常、有效、安全的工作，在整个建筑防雷系统中采用的装置应该是联合接地体装置，在正常工作时，低频信号的接地应采用单点接地模式，这样可以确保系统的安全性，整个建筑物采用的树干式结线模式。整个接地系统的垂直引下线应该从整个建筑的中心部位到建筑底板都要链接。而且要把基础底板钢筋和主干钢筋焊接起来。

2.为了减少由于下泄流引起的在建筑内靠外墙处产生的较强磁场的影响。建筑内的精密设备用房应该和靠外墙处保持一定的距离，同时确保通信主干线及电力主干线应该尽可能的靠近建筑物的中心处。

3.对于高压架空线和啊架空线的家住，还应该充分考虑雷电波的入侵，在进行设计和建筑时，为了防止雷电波的侵入，应该采取过电压保护以及加装避雷器等措施。对于像航空障碍灯以及天线等在进行设计时，也应该考虑可能遭到的雷电波入侵，因此应该考虑添加额外的保护装置比如浪涌保护器等。在信息系统信息通道和电源线路通道上，应该添加分级设置的电涌保护器。

4.由于建筑物内可能产生各种反击电压，因此，从人身安全的角度考虑，为了确保设备安全和人身安全，应该建立一个等位电压链接到建筑物内。

5.为了避免和减少来自建筑物外边的各种雷电波的各种电磁辐射，尽可能的削弱电子脉冲对微电子设备的影响，通常采用的比较成熟的方法是用屏蔽的方法，把建筑物防雷设计成为笼式避雷网。

6.当建筑物遭到雷击的时候，可能会产生引下线流经过强大的雷电流的作用而对建筑物内的各种微电子设备产生的影响，这里在设计时应考虑在满足基本要求和操作规范的前提下，额外的增加引下线流的数量，这样可以尽可能的为对每根引线下的电流密度产生分流的作用。同时也增加了屏蔽的效果。

7.为了减少直接遭受雷劈的概率，这里应该尽可能的少用避雷针装置，如果确实需要使用避雷针，应该确保和微电子设备保持一定距离。尽可能的多用避雷网。

四、结论

微电子设备的通常工作在较低的电压信号下，因此，不论是抗雷电能力还是抗干扰能力方面都不高，所以，微电子设备对电磁环境的要求比较高。微电子系统中任何一个设备的损害都有可能导致整个系统的破坏甚至是带来巨大的损失，因此，在建筑物的防雷设计时，一定要对微电子设备的防雷设计以足够的重视。

参考文献

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