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建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计与研究
摘要:在建筑物的使用和运行过程中,外部因素对其实际运行状态有影响。如果不能及时优化调整,可能会造成重大安全。智能型防雷接地系统设计是十分重要的,进行保护建筑物内电子设备得可靠性和网络安全。由于智能防雷接地往往工作在复杂的工作环境中,存在许多突发性故障因素,严重影响配电网等系统的安全运行。本文主要就智能型防雷接地系统设计进行了分析。
关键词:建筑;电气工程;智能型;防雷接地系统
引言
智能建筑是指将建筑物作为平台,通过对不同智能化信息进行综合利用,将架构、系统、应用、管理和优化充分结合到一起,以实现自我感知、信息传输等综合智慧目标,形成一个建筑、人和环境充分协调的综合体,进而为人们创造一个既安全高效,又便利,且可持续发展的新建筑。防雷接地对建筑物、电气设备进行连接,进而当雷电击中的过程中,需要运用防雷接地系统能够将雷击进行释放,进而将电流引入到大地,进而提升电气设备的安全性。
1防雷接地技术原理和意义
做好防雷接地设计的意义如下:(1)减少雷电的影响。对于建筑电气工程而言,通常会有很多的钢筋以及钢构件等,如果没有防雷接地系统的保护,雷击建筑物后发出的强电流会损坏建筑物结构中的金属构件,增加金属构件变形的可能性。(2)避免雷击损坏建筑电气设备。在建筑工程不断发展的过程中,电气设备的数量也在增加,如果没有防雷接地系统的保护,雷击产生的强电流将不可避免地对电气设备造成严重损坏。防雷接地技术的科学应用相当于在建筑物内的电气设备和系统设置雷电电流屏蔽结构,以保障其安全性。
2智能型建筑防雷接地设计
在设计智能防雷接地系统的过程中,最重要的是要考虑模块之间的相关性。在防雷装置的设计中,采用的方法是接地电压传导。下文主要就智能型建筑防雷接地设计进行了分析。
2.1防雷接地系统
对智能建筑而言,其整体都要有良好接地体,通过设置足够的防雷引下线,对等电位予以多层屏蔽,以此保证建筑设备安全。在实际的防雷接地中,应做好电位笼检查,确定所有连接点的实际情况可以达到要求,保证电气连接始终处在良好状态,如果发生断线,则会由于雷击而产生很大的感应电压,对此要在每个均压环隐蔽之前进行接地点电阻与等点位测试。
防雷接地装置可分为外部防雷装置、内部防雷装置、接地系统。其中外部防雷装置包括接闪器、引下线、接地装置,内部防雷装置包括等电位连接、屏蔽隔离装置等。《雷规》要求,第一类防雷建筑物的防雷措施应装设独立接闪杆或架空接闪线或网,并对排放爆炸危险气体的放散管、呼吸阀及其他突出建筑物的部分做详细接闪保护考虑。同时,GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》第4.3.5和第4.4.5条对第二类和第三类防雷建筑物在利用建筑物钢筋的情况做了明确要求,而对第一类防雷建筑物无此要求,说明第二类和第三类防雷建筑物可在条件允许情况下,优先利用建筑物内有利条件作为防雷接地装置。
2.2接闪器的设置
接闪带的主要作用是承接雷击电流并将之快速引流至接地极,以免高能量雷击电流对屋面系统造成重大破坏。基于钢结构建筑的自身特点,在进行防雷设计时一般会选择在屋顶设置接闪带。金属板应无绝缘被覆层。由于钢结构金属屋面属于轻型围护结构体系,各构件通过机械连接、固定,对外部荷载作用敏感,因此在承受较大荷载作用时易出现构件或连接失效。同时,钢结构金属屋面的渗漏现象较普遍,这是因为没有屋面细部设计和施工进行细致和透彻的研究。另外,在设计方面也存在技术缺陷,国内许多金属屋面工程存在保温隔热性能差导致钢结构金属屋墙面采用的节能标准低,建筑能耗高。
2.3连接器屏蔽与接地结构设计
在电器设备中,导线、电缆以及元器件等系统会受到外部的电磁干扰,这个时候就需要借助屏蔽来减弱这部分干扰,否则会影响整个系统的正常运转。
在电子设备中,需要将磁力线以及电力线进行有效的限定,让其影响控制在固定的范围内,同时还需要在特定的空间进行外部静电感应的有效制止,减少电磁感应力产生的影响。在这种情况下,利用铜或铝等低电阻制成的容器,可以将隔离的部分进行有效的包围,或者有效利用磁性材料进行容器的制作,进而将其包起来。这种防止静电或者是运用电磁的相互感应进行控制的方法叫做屏蔽。对于屏蔽而言,其作用主要是有效的利用屏蔽体进行电磁能流的吸收以及引导等,有效抑制电磁噪声沿着空间的传播,具体实施方式是运用导电或者是电磁材料进行屏蔽壳体的有效制作,同时要封闭好屏蔽的有效区域,让其形成电磁隔离。
在圆形军品连接器中,屏蔽簧片是实现其屏蔽功能最为关键的零件,例如YMA系列连接器,其屏蔽簧片组装在插座壳体的内腔,当插头与插座对接插拔之后,使原本分立的外壳通过屏蔽簧片实现电气连接。屏蔽簧片壳体产生一定的压力,与外壳紧密接触,从而达到外壳之间的电连续性。
导电衬垫又称EMI衬垫,常用于电子设备的机箱缝隙处。军品圆形连接器中应用的也非常普遍,插座通过方形法兰固定安装在机箱面板上,此时方形法兰与机箱面板之间会有一定的间隙,为了减小此缝隙的电磁泄漏,往往在法兰和机箱之间安装导电方垫。导电方垫根据与机箱面板的相对位置分为前装和后装。
通过上述屏蔽元器件以及屏蔽结构的对比分析,利用导电方垫实现的屏蔽结构,能够很好地实现插头与插座插合后的电磁屏蔽,当导电方垫与壳体良好接触时,缝隙泄漏可以忽略不计。因此,屏蔽效能是由导电胶垫本身的屏蔽性能决定的。而使用屏蔽簧片的连接器之间还是存在一定的间隙,下面对使用屏蔽簧片的YMA系列连接器作详细分析。因此,连接器的屏蔽效能必须考虑三个方面:1)屏蔽簧片所处位置的屏蔽效能;2)插头壳体的屏蔽效能;3)插座壳体的屏蔽效能。
2.4断接卡的设置
当与屋面接闪带做可靠连接后,钢结构装配式建筑钢柱宜作为防雷接地引下线,且不受引下线间距要求,同时可不做断接卡。在一般民用建设的防雷设计中,建筑物屋顶设有接闪带,同时在地下设有若干个接地装置。由于实际上只有一个共用的接地网,因此无论设不设断接卡,对接地电阻的测量都没有影响。从另一个角度来分析,全钢结构的建筑物也不方便设置断接卡。一方面柱子为全钢结构,断接盒不便直接设置在柱内,需利用扁钢将引接至附近墙体处;另一方面,由于墙体内也埋轻钢龙骨,断接卡的上下引线均做不到绝对的电气隔离。
结束语
在建筑电气工程中防雷措施是十分关键的。防雷装置可以有效地避免雷击问题,保证建筑物的安全。在防雷过程中,需要建立防雷接地系统,维护电气系统的正常运行。信息时代影响了防雷接地系统的设计,智能防雷接地系统的设计已成为主流。在进行建筑电气工程的施工中,需要加强智能型防雷接地的有效设计,提升建筑工程的质量,防止雷电对其造成严重的影响。
参考文献
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