工业电气设计中的防雷设计探究

关键词：工业电气设计；防雷设计；工业建筑；雷电 

　　我国的建筑业在近些年迅猛发展，随着信息技术的进步。建筑工业经过机械自动化建造的地方也越来越多，工业中越来越多的引进电子技术、电子设备，但是如此迅猛发展也给工业安全带来了隐患，每年由于防雷措施不到位造成的雷电损坏电子设备、主体建筑事故不在少数，更甚者会造成人身伤害。所以企业也更加要注意防雷措施的实施，防雷设计现阶段也是工业行业建筑设计的重要一环。 

　　1 雷电对于工业建筑造成的危害 

　　雷电作为大自然的杰作，用欣赏的角度去看他是极美的，但是雷电灾害所造成的大面积损失也使之成为自然灾害中最为厉害的灾害之一。雷电的出现伴随着巨大的电流以及严重的力量冲击，更是带着电磁辐射破空而来，这一切都表明雷电蕴藏的巨大威力，也代表他对于工业建筑有巨大的破坏力。 

　　1.1 直击雷 

　　直接雷击包括有雷电直击和雷电侧击，是指在雷电活动区内，雷电直接通过人体、建筑物、设备等对地放电产生的电击现象，在此过程中，强大的雷电流通过被击物体时会产生热效应，使被击物体温度突升，引起火灾危害；强大的雷电流还会使空气急剧膨胀，在四周形成“激波”，对附近的建筑物、树木等造成危害，还会危及到人身安全；雷电直接击中线路并沿导体或电缆流过大量的雷电流还会通过导体产生雷电电磁场和电动力效应，对线路设备造成实质的破坏。 

　　1.2 感应雷 

　　感应雷又称为二次雷，感应雷击是通过雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应对被击物体产生损坏。由于雷电发生时空气中电磁场发生的剧烈变化会使建筑物的金属导体上感应出一定的感应电压，当这个电压超过电子器件耐压值很多时，电子元器件就会被击穿或烧毁。在工业建筑内，如果不同接地系统被泄入雷电流，就会产生地电位反击，对电气设备造成破坏，另外，由于感应雷击时的电压幅度要远远高于电子器件的工作电压值，且雷雨天气空气相对湿度较高，电子器件间的爬电距离变小，线路板上密集的电子器件就会因此产生短路，引起设备的损坏。感应雷对设备的损害没有直击雷猛烈，但比直击雷发生的机率大，且其是悄悄发生，不易被察觉。目前的大多数工业建筑物防直击雷的设施都比较完善，因此，绝大多数的弱电设备雷击损坏是由感应雷造成的。 

　　2 防雷级别分类 

　　根据工业建筑的用途不同，雷击可能造成的后果不同，防雷设计可以相应有所不同。在进行工业建筑防雷工程设计之前，必须要先确定工作环境的危险等级，再确定其防雷级别。 

　　也就是说，首先，相关工作人员应当依据国家对于不同类型企业的防火、施工、安全、设计规范来判断生产过程中可能用到的材料、可能出现的中间产品、以终最终产品是否具有易燃易爆性质，最终的产品存放过程有未出现易燃易爆类物质的泄漏，合理确定是不是存在火灾或爆炸隐患环境。 

　　然后，再按我国《建筑物防雷设计规范》确定防雷类别。具体来说就是：“甲类可燃气体、甲类可燃液体、甲类可燃固体环境一般可划分为第一类防雷建筑物，一些小型的甲类可燃气体、甲类可燃液体、甲类可燃固体环境可划分为第二类防雷建筑物，乙类可燃气体、乙类可燃液体、乙类可燃固体环境可划分为第二类防雷建筑物”。若所涉及的工业建筑中兼有规范中所规定的三类防雷建筑物，则其防雷级别划分应当按照规范的3.5.1、3.5.2两个条款进行划分。 

　　这三类建筑在进行防雷设计时，在场地条件许可的情况下，最好设置单独的避雷针接地体。其中以第一类要求最为严格，此类建筑最好选用独立避雷针做雷击防护，尽量最大程度地保证建筑内的呼吸阀、危险物质放散管、排风口等管口外围空间处在接闪器的保护区内，引下线间隔的距离须按照屋顶面周长。此外，由于大部分厂房的面积相对比较大，在配置围护接地体的同时，最好可以依据避雷带的网格宽度进行均匀网格的配置，这样既可实现均匀电压，又可以控制地表电位差，避免跨步电压的形成，还方便了等电位连接体的埋设，接地体的埋设深度应1m。 

　　3 工业电气设计中的防雷设计重点 

　　3.1 防雷设计的设计原则 

　　进行防雷设计之前，要重点了解工业建筑的结构特点，考察周围环境，了解地区的气候特点，要全面考虑影响建筑物的种种因素，保证依据《建筑物防雷设计规范》的规定进行设计。同时也要预先预算建筑物每年可能受到的雷击次数，确定建筑物所属的防雷类别。重点关照医院、大型商场等人群量多、人流大的建筑物，必须按照三类防雷建筑物来进行防雷设计，以保证安全。 

　　3.2 外部防雷设计 

　　防雷设计是一个非常复杂的过程，需要设计者考虑到工业建筑实际情况、雷电击打途径等因素，需要将感应雷、直击雷以及电磁波脉冲防护结合在一起，才能设计出完美的防护效果。 

　　外部防雷设计一般由接闪器、引下线以及接地装置组成。接闪器将雷电电流接引至引下线，引下线将接闪器接引的电流输送至接地装置，接地装置能将电流分散至大地中，以此保证雷电电流不会引起电击现象。 

　　3.3 内部防雷设计 

　　内部防雷设计需要设计五个部分，分别是分流、屏蔽、布线、均压以及电涌保护器的安装。分流是指在建筑外的导体与基地线之间设置防雷装置，使雷电产生的电流能释放到地下。屏蔽是指要尽可能的保护室内电子系统装置，使建筑间实现等电位，避免雷电电击现象破坏建筑内电子设备。在建筑内布线时要保证何种电气的管线都使用金属管或者同轴电缆等进行保护。均压是指要是建筑内的各部位都能分到相等的电压，使其成为一个共同体，避免出现电压差。安装电涌保护器则是为了吸收额外电压，避免其进入建筑内的敏感设备，对建筑造成伤害。 

　　3.4 浪涌电路设计 

　　最常见的电子设备危害不是由直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。浪涌电压可以从电源线或者信号线等途径进入电脑设备，因此防雷设计中通常需要设计一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单项并联式抗击雷击电涌的电路，并将其应用到仪表的开关电源上。浪涌电路通常采用三个压敏电阻以及一个陶瓷气体放电管组成复合式对称点路，以共模、差模全保护，并将此单项并联式抗击雷电浪涌电路应用于仪表电源，以达到阻击浪涌电流的作用。 

　　4 结论 

　　对于工业电气中的防雷设计，需要针对不同建筑设定不同方案，只有结合建筑整体结构，根据防雷规范设计，才能设计出既兼备美观又具备防雷时效的完美防雷方案。每一个设计者都要在细致的考虑了种种因素后，以确保建筑安全、人身安全、设备安全为前提，设计出完善的防雷工程。 

　　参考文献 

　　[1]顾华玺.工业建筑综合防雷及电子设备的电磁兼容研究[J].科技创新导报，2010（25）. 

　　[2]李毅.浅谈对建筑电气施工技术的探讨与研究.中铁建工集团有限公司[J].科技资讯，2011.