电子应用工程建筑物中的防雷设计

潍坊科技学院 王雪梅 刘 静

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。

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