高层建筑电子信息系统防雷技术探讨

黄召伟 勾院杰

摘 要：20世纪80年代以来，随着大量微电子设备在建筑领域的广泛应用，特别是高层建筑实现智能化功能，采用了大量的微电子设备和技术。虽然传统防雷措施可以有效防止直击雷和削弱电压波的强度，减小雷击的破坏程度，但这些措施并不能完全消除电网中由雷电而引起的暂态过电压。为了确保高层建筑物内微电子设备的正常运转，建筑物内微电子设备的安全保护问题已显得日益突出。因此，对于高层智能建筑物，必须采取综合防雷措施，提高电子信息系统的安全性。

关键词：高层建筑;电子信息系统;防雷措施

1 雷电对电子信息系统的危害

雷电产生的高电流是引发严重电力故障的根本。因此，雷电的产生会对相应的电力设备及电子信息系统造成严重影响，轻则影响电子信息系统的正常运转，重则会使整个系统瘫痪，甚至威胁到人们的生命安全。雷电危害主要体现在以下几个方面。

1）直击雷。直接雷是带电的云层对大地进行猛烈放电的现象。在直击雷产生的一瞬间，会导致通电的物体电流产生故障。在此过程中，如若直击雷周边有电子信息系统，则会直接导致电子系统出现故障，其危害不容小觑。

2）地电位反击。地电位反击是指在闪电击中电子信息系统周边的设施或建筑物时，会将其电流线路破坏，使得其无线通讯设备，含网络的电子设备等在电流冲击下发生短路，轻则破坏电子信息系统结构，重则短路引发小型爆炸，甚至引发火灾，对人们的生命安全造成威胁。

3）雷电波入侵。雷电对于电子信息设备并不是直接进行损坏，而是在其产生的瞬间，将电导入周边电子设备的连接点。使得电流沿着导线扩散，从而产生电压过强等现象。电流传播速度极快，因此，往往在雷击过程中以及对电子设备造成破坏，无法采取措施等现象。

2 高层建筑电子信息系统防雷综合措施

2.1 建筑物基础防雷措施

电子信息系统最基本的防雷措施是防雷，最重要的是防闪电电涌侵入。对建筑物外围的防雷工作，应做到的基础防雷措施有安装接闪杆，包括接闪网格和接闪带等，通过引下线、接地装置和接闪器装置的分布，将雷电的电流疏散开。基本的程序为通过接闪器接闪，通过引下线分流，通过接地装置把雷电进行散流。当上述工序完成后，雷电的直接电流就会被引入地下，由此对电子信息系统起到基础保护的目的。当然，雷电所含的电流十分危险，当电被分散，从而流向地面时，也可能会导致电磁干扰和电位反击的情况产生，电磁干扰和电位反击也会对电子信息设备带来损害。因此，单一的做好建筑物外围的防雷措施是远远不够的。建筑内部的防雷措施的建设也是非常重要的。

2.2 内部防雷设施建设措施

1）等电位连接。相等电位，故名思议，是指在建筑物内部结构的各个角落都形成相等的电位，通过良好的导电性将所有的导体连接在一起，最后与接地系统连接起来。需注意，最好是在最近的距离内进行连接。其中含有的带电系统通过电涌保护器连接在一起，而非带电导体与导线进行连接。这些措施能够使系统内部产生电流差伤害度减到最小，在遭遇雷电时，能够将雷电迅速的导入大地，使其迅速分散开，不会对电子信息系统产生损害。在条件充裕的情况下，可将建筑物内的各个金属物进行连接，使其成为统一的导电系统，这样建筑物内部的电位差就会减到最低，在保证了建筑物的同时，也对建筑物内部的人员起到了保护作用，不会产生跨步电压和接触电压的情况。电子信息系统相等电位的网型可采取M型、S型或MS结合型，其系统的选择应根据其机房面积的大小和系统设备的多少及其电子信息系统的使用程度等条件开进行综合考量。

2）屏蔽的实施。建设屏蔽的益处是在遭遇雷电袭击时保护电子信息系统不受雷电中含有的电磁脉冲的影响。屏蔽的目的：限制某一区域内部的电磁能量向外传播;降低和防止外界电磁波辐射向被保护的空间范围内扩散和传播。建筑物内部电子信息系统的建设耐压水平较低，在遭遇雷电袭击时，外部建设的防雷设施在很大程度上会受到电磁脉冲的影响，且若是雷电袭击出现在建筑物附近区域时，其产生的电磁波也会对建筑内的电子信息设备产生影响。

在建设钢筋混凝土的建筑时，应依据钢筋混凝土结构的自身特点，利用其中的钢筋（建筑物内的梁和柱内的钢筋，墙面、顶板和内置地板等），使他们形成一个整体的六面体结构的框架，也可达到屏蔽的效果。电子系统本身对屏蔽的要求相对严格，当建筑本身的六面体结构框架不能达到需求的密度时，就要利用建筑物内的金属物建立屏蔽网。做好相应的屏蔽措施：能够有效的防雷电和对电子信息设备的损害和干扰;还能对建筑的整体进行保护，还可有效的预防雷电侧击建筑或绕击雷的侵袭和干扰。雷电一般会沿着线路的方向进入高电位，从而引发事故，其在雷电伤害事故中的比重非常高，雷电对人体和设备的损害是非常严重的，因此，对雷电的防范措施一定要做到位，不可有疏漏，否则造成的后果将十分严重。

建筑物的电缆线进行编排时需选用绝缘电缆线，且在雷电防护区和屏蔽的交界处的等电位进行连接并及时接地。如果条件不允许，要选用非屏蔽电缆线时，则电缆线需敷设在金属管道内，然后埋入地下。在金属管进行电气导通后，在雷电防护区的密集点做等位连线并进行接地处理。

3）布线合理的条件。由于电子信息系统的日常运行与信号线路，电源线路和其他管线是不可分割的。在防雷装置接闪时其线管最好不要受到影响，所以再设置时就要充分考虑高防雷设施和管线的分布关系。管线合理的分布才能够在遭遇雷电袭击时获得最佳防护效果。这些线管的分布要设置在金属管内，这对屏蔽效果的帮助作用是非常大的，这些管线的主干线的垂直部分主要应分布在建筑物的核心部位，尽量避免设置在离引下线的部分，在允许的条件下尽量缩小被干扰的范围。在面对管线相对较长的情况或需在桥架上铺设较长的管线时，需做到两端接地。电子信息设备的缆线在分布时要与配电室、电梯机、变电室和空调机房要在一定距离以上，以防干擾电子设备的正常运行，电子信息系统信号线分布时需注意要与自身形成的感觉环路面积之间的联系保持在最小的状态。

4）SPD安装的条件。雷电对电子设备的破坏主要是通过电子信息设备的电源线进行侵入，从而导致电子设备的损坏。所以，对电子信息设备电源线的保护更加重要。对电源线的保护应该根据电子设备的具体运行情况而定。Surge Protective Device电涌保护器能起到很好的保护作用，入口处的电涌保护器具有的通流量很大，对末及的电源保护器对电压的耐受能力必须低于电子信息设备对浪涌电压的耐受能力。电源SPD进行连接的导线应该保持平直的形态。导线的长度以不超过0.5m为宜，这样才能更好的降低阴线上的电压，在一定程度上提高SPD的保护性能。除了电源线路外，天馈线路和信号线路也要按照电子信息设备的实际情况，在其最适合的部位进行安装，电压驻波比和电涌保护器插入损耗较小也要进行实时的安装和调试。

5）接地系统。防雷装置和距离较近方位内的金属物会发生高电位反击，为避免该问题，减少电位差，需在建筑物内存有的金属物做好等电位连接。建筑物的各种接地设施（安全保护接地、防雷接地等、直流工作接地、交流工作接地等）最好采用同一种接地装置，接地的电阻需按照设备要求数据中的最小值为准。使用共同接地系统的目是为了更好的均衡电压，保证电子设备系统的正常运行。

3 结束语

综上所述，雷电是自然界中极为壮观和重要的大气现象，伴随有声、光、电等多种的物理现象，它能给人类生活和生产活动带来很大影响。近年来，由于高层建筑的不断兴建和电子信息技术的日益普及应用，各种先进的电子信息设备正广泛地应用于各类现代建筑中。这些电子信息设备存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，因此它们极易遭受雷电过电压及其他操作过电压、电涌的损害。为此，应根据实际情况，合理采取防雷措施，提高防雷效果。

参考文献

[1]胡惠娟.有关电子信息设备防雷保护措施的探讨[J].电子元器件与信息技术，2018（11）.