工业电气设计中的防雷设计探究

工业电气设计中的防雷设计探究
摘要：雷击有极大的破坏力，其破坏作用是综合的，包括电性质、热性质和机械性质的破坏。

由于雷电波的侵袭是无孔不入的，因此工业建筑的防雷设计，是一项综合性的系统工程，只有按防雷技术规范的要求，结合工程实际，使外部防雷和内部防雷密切结合，整体地采用各种防雷措施，才能充分发挥综合防雷的有效作用。

本文从防雷设计的原理出发，结合两种常见的工业厂房，探讨了一系列防雷设计的措施。

关键词：工业厂房防雷设计对策
Abstract: great destructive power of lightning, and its damaging effects is comprehensive, including the destruction of the electrical properties, thermal properties and mechanical properties. Lightning wave attack is all-pervasive, the lightning protection design of industrial buildings, is a comprehensive systems engineering, and only according to the specification requirements of lightning protection technology, combined with engineering practice, the external lightning protection and internal lightning close using a variety of lightning protection measures as a whole, in order to give full play to the effective role of the integrated lightning protection. Starting from the principle of the lightning protection design, combined with two common industrial plant, to investigate a series of lightning protection design measures.Keywords: industrial plants, mine design countermeasures 中图分类号：[F287.2]文献标识码：A 文章编号：
工业厂房不同于普通的民用住宅，由于其种类种类繁多，用途各有特点，再加上单层层高较高，单间面积大，动力负荷多，因此，其中大多数工业厂房所在环境有着严重的火灾隐患以及爆炸危险。

所以设计前要对设计对象有深入的了解，才能具体问题具体解决。

比如：预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑划归为三类防雷建筑，爆炸危险环境的建筑物根据具体情况划归一、二类防雷建筑，关于避雷带规格、网格大小、引下线间距、规格做法等等，也要做出准确的判断。

一、工业电气设计概述
（一）防雷设计的原理
建筑物防雷系统是由避雷针、避雷网（带）或混合组成的接闪器，主体结构的柱、梁、板钢筋或外接引下线组成的引下装置，及利用基础自然接地体（桩基、地梁、承台或底板钢筋）或人工接地体组成的接地装置合成，整个建筑形成一个法拉第笼，将雷电流引入大地。

（二）弱电设备的一般防雷措施
按照防护范围可将弱电设备的防雷措施分为两类，内部防护和外部防护。

外部防护是指对安装弱电设备的建筑物本体的安全防护，可采用避雷针、分流、屏蔽网、均衡电位、接地等措施，这种防护措施人们比较重视、比较常见，相对来说比较完善。

内部防护是指在建筑物内部弱电设备对过电压(雷电或电源系统内部过电压)的防护，其措施有：等电位连接、屏蔽、保护隔离、合理布线和设置过电压保护器等措施。

二、常见工业建筑的防雷设计
工业厂房应根据其使用性质,是否具有火灾、爆炸危险环境确定其防雷类别。

在进行防雷设计时,不能按一般的民用建筑,而是应根据其特点,采取有针对性的防雷措施。

笔者就两种常见的厂房防雷设计谈谈自己的看法。

（一）轻钢结构建筑物的防雷及接地
1.接闪器
根据轻钢结构的建筑物的特点，金属屋面具有保温性能好、自重轻、防水性能好的特点，同时使整个建筑物能起到一定的屏蔽作用，防止建筑物内的弱电系统受到外部其他信号的干扰，但金属板屋面容易遭受雷击，所以在防雷方面则比普通屋面的建筑物要求高。

采用避雷针显的笨重，与整个建筑外观不相协调，可采用金属屋面做接闪器。

这就需满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94,2000版）第4.1.4条给出的四个要求。

轻钢结构建筑物的围护系统为非燃体，当利用金属板做接闪器时，厚度不应小于0.5mm即可。

厚度达到0.5mm的轻钢结构建筑物的屋面夹芯板（或压型钢板）可以作为接闪器。

2.引下线
对于轻钢结构建筑物，彩色压型板的种类很多，分为单板和复合型板，施工中我们要求土建专业与电气专业配合，保证屋顶金属压型板、屋架、檩条与钢柱可靠连接，于是施工中均利用钢柱做为引下线。

这一点，《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94,2000版）第4.2.3条也已经做了规定，建筑物的消防梯、钢柱等金属构建宜作为引下线。

从实际效果来看，已经超过了规范的标准。

3.接地装置
良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。

每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。

当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时，应利用基础内的钢筋作为接地装置。

接地装置利用建筑物的基础作接地装置，具有经济、美观和有利于雷电流场流散以及不必维护和寿命长等优点。

混凝土内基础也能满足利用钢筋混凝土作为自然基础接地体的要求，因此建议推广使用。

需
要注意的是，各钢筋之间必须构成电气连接，一般采用牢固的焊接，使之成为可靠的电气通道，一般结构的钢筋经过绑扎不容易达到电气连接的要求，不宜用绑扎的方法。

利用基础作接地装置时要将各段地梁的钢筋连成一个环路，这样才能将各个基础连成一个联合接地装置，而且地梁的钢筋可以形成一个很好的水平地环，综合成一个完整的接地系统。

（二）工业电子厂房防雷设计
电子厂房的生产设备有很多是微电子设备，这些设备的特点是工作信号电压很低（一般只有10伏左右），抗干扰能力差，对防静电的要求高，车间内有IT信息中心及网络生产管理，所以除了一般建筑的防雷设计，接地设计在电子厂房设计中有很重要的地位。

1.装设避雷针
防止直击雷的最有效办法是装设避雷针。

避雷针是将雷电吸引到自己身上来，把天空中积云的雷电流安全地导入大地，从而大大的减小雷电向周围建筑物放电的可能，以达到保护厂房的作用。

在雷电时期，一般在避雷针接地装置附近约10m的范围内是比较危险的。

为了保证建筑内工作人员的安全，使避雷针接地装置附近地面的电位降落缓和而且均匀一些，接地装置的安设可采取这种方法：埋在地下的接地体（角钢或钢管）用水平敷设与地下的扁钢焊接起来，构成一个接地网，这样就可以使接地装置附近的地面电位均匀分布，使跨步电压降低。

2.避雷网设计
在电子厂房设计中可充分利用厂房的钢筋混凝土结构组成经济可靠的笼式避雷网。

增加引下线数量，加速雷电流的分流，减少磁场集中程度。

加强所有外漏的金属门窗与结构的连接，提高建厂房的自然屏蔽能力。

减少接地电阻值，降低接地电位。

3.合理的布线设计防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。

由于用作引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋和整个建筑物的屏蔽网都在外墙处，雷电流需经此处的钢筋分流到接地装置上，所以外墙处的电流密度大，电磁场强。

因此电子机房内的电源和通信等线路的主干线设置在中心部位，并且建筑物内的各种电气馈线都穿金属管保护或采用双层屏蔽电缆（或同轴电缆）。

4.电子设备的接地
因为高频电压对人体并无危害，而且电子设备的外壳即使不接地，并与地保持绝缘时，其设备外壳与地形成电容，随着频率增高，电容的电抗值将减少，当频率达到一定数值时，就等于接地。

所以电子设备的接地主要不是为了人身安全，而是为了设备工作的准确性。

因为杂散电流对仪表读数有很大影响，所以为了减少这种影响，最好还是用短而粗的导线与地相连。

一般采用6平方毫米的铜线，与设置在设备附近的专门的接地母排连接，然后再与总接地干线连接起来。

接地电阻要求不超过10欧姆。

对于对产品说明书对接地电阻有特别要求的个别设备，则要根据其要求接地。

5.防雷击浪涌电路的设计
最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，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信号线等途径窜入电脑设备。

因此必须设计一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的电路，并将其应用到仪表的开关电源上。

因此在防雷设计中，可采用三个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。

将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上，以达到阻击浪涌电流的作用。

三、结语
总之，对于工业厂房的防雷设计来讲，每一个建筑物都有不同的设计方案，本文是针对某一种厂房的防雷设计的实际情况出发进行探讨的，不能千篇一律的将其赋予每一个建筑物。

应确保防雷设计方案能够做到合理有效，防止或者减少雷电事故的发生。

参考文献：
1. 郑惠萍：《建筑电气设计中防雷技术探析》，《广东科技》，2012年05期。

2. 阳宏声、张少虎：《工业厂房防雷设计需注意的几个问题》，《工程建设与设计》，2008年01期。

3. 李艳红：《关于现代建筑物防雷保护问题浅析》，《工业技术与职业教育》，2008年04期。