摘 要 雷電對(duì)智能建筑內(nèi)部的電子設(shè)備危害很大

1、摘要雷電對(duì)智能建筑內(nèi)部的電子設(shè)備危害很大。文章介紹了雷電的形成、分類(lèi)以及對(duì)電子設(shè)備造成損害的原理，并針對(duì)智能建筑內(nèi)部的電子設(shè)備提出了一些防雷擊的設(shè)計(jì)方法。1前言智能建筑是信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，是高科技與現(xiàn)代建筑的巧妙集成。有著智能建筑“靈魂”之稱(chēng)的各種電子設(shè)備的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，因此大量的電子系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行是關(guān)系到智能建筑行業(yè)健康發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，而對(duì)電子系統(tǒng)危害最大的就是雷電損害，有效解決和減少雷電對(duì)智能建筑內(nèi)部大量電子設(shè)

2、備的危害，是現(xiàn)代智能建筑中必須面對(duì)的新課題。文章闡述了雷電的成因，通過(guò)科學(xué)計(jì)算和分析，解釋了雷電對(duì)智能建筑內(nèi)部電子設(shè)備的危害途徑，并提出了一些防雷方法和防雷工程實(shí)例。2雷電場(chǎng)的形成由于地球靜電場(chǎng)的存在，導(dǎo)致處于其中的云塊發(fā)生正負(fù)電荷分離現(xiàn)象，由于大氣的劇烈運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的云塊切割磁力線(xiàn)，把不同電荷進(jìn)一步分離、極化，最后形成了帶電云團(tuán)。隨著云團(tuán)對(duì)地電位差的不斷增大，它將擊穿空氣，形成對(duì)大地的強(qiáng)烈放電過(guò)程。這種放電可以是云團(tuán)通過(guò)相對(duì)低阻抗物體（

3、避雷針、大樹(shù)、天線(xiàn)等）對(duì)大地的能量泄放，也可以是帶異種電荷的云塊之間的放電過(guò)程。由此可見(jiàn)，雷電的成因是大氣的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有這些運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)產(chǎn)生雷電。這就解釋了雷電總是伴隨著狂風(fēng)暴雨而出現(xiàn)的原因。雷電場(chǎng)是一個(gè)巨大的靜電場(chǎng)，由于它是一個(gè)靜電場(chǎng)的放電，電流的方向不變，所形成的是一個(gè)幅度巨大的脈動(dòng)直流電流，其所形成的電磁場(chǎng)稱(chēng)為雷電脈沖電磁場(chǎng)（ＬＥＭＰ）。雷電頻譜是研究雷電防護(hù)的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結(jié)構(gòu)可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布，

4、根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算電子信息系統(tǒng)頻帶范圍內(nèi)雷電沖擊的幅度和能量大小，進(jìn)而確定雷電防護(hù)措施。由圖1可知，雷電流隨時(shí)間以近似指數(shù)函數(shù)規(guī)律上升至峰值，然后又以近似指數(shù)函數(shù)規(guī)律下降，因此它被稱(chēng)為雙指數(shù)函數(shù)曲線(xiàn)，可以用代數(shù)式表示為：i=I0（eαteβt）式中，I0—雷電流峰值（從幾千安到幾百千安）；α—波前衰減系數(shù)；遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其系統(tǒng)工作電壓，其結(jié)果將是電源系統(tǒng)被地線(xiàn)反向放電所燒毀，這種雷擊現(xiàn)象為“地線(xiàn)反擊雷”。該現(xiàn)象表明，接地并不是一個(gè)最安全的選

5、擇，接地也不一定就是“安全”的。4雷電對(duì)智能建筑系統(tǒng)的危害雷電對(duì)智能建筑系統(tǒng)的危害主要表現(xiàn)在對(duì)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的損壞，目前的電子設(shè)備系統(tǒng)具有工作電壓低，工作電流小等特點(diǎn)，所以雷電對(duì)其損害也就比較容易。因此，提高智能建筑電子系統(tǒng)的防雷能力是智能建筑質(zhì)量和健康發(fā)展的關(guān)鍵。雷擊對(duì)智能建筑電子系統(tǒng)的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（１）直接燒毀電子設(shè)備線(xiàn)路板，造成局部或整個(gè)電子系統(tǒng)癱瘓，甚至引發(fā)火災(zāi)。（２）雷擊可使電子設(shè)備集成電路電路內(nèi)部被擊穿，毀

6、壞三極管的ＰＮ結(jié)，線(xiàn)路銅皮崩裂等，這些“內(nèi)傷”需借助專(zhuān)業(yè)儀表或顯微鏡才可觀察到。（３）雷擊并不直接損壞電子設(shè)備，但是會(huì)造成系統(tǒng)的短暫失效、誤動(dòng)作、系統(tǒng)程序紊亂等現(xiàn)象，給智能建筑的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。在３種雷擊現(xiàn)象中，感應(yīng)雷擊是損壞智能建筑電子系統(tǒng)的第一“殺手”，因此智能建筑內(nèi)部電子設(shè)備的防護(hù)重點(diǎn)應(yīng)是感應(yīng)雷。下面筆者將通過(guò)科學(xué)計(jì)算來(lái)認(rèn)識(shí)感應(yīng)雷的發(fā)生機(jī)理，探討正確防護(hù)的方法。雷電感應(yīng)電壓計(jì)算模型如圖２所示。雷電擊在建筑物避雷針上，由避雷針通過(guò)

7、引下線(xiàn)，將雷電流泄放大地，引下線(xiàn)自上而下產(chǎn)生一個(gè)變化旋轉(zhuǎn)快速運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，建筑物內(nèi)的電源線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)等相對(duì)切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)高壓并沿線(xiàn)路傳輸擊毀電子設(shè)備。以某網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)房為例，假設(shè)大樓避雷針引下線(xiàn)或大樓主鋼筋距主機(jī)房為１０m，機(jī)房面積為49ｍ２。其中，ｄｉ＝７５kＡ，ｄｔ＝１０μs，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則感應(yīng)高壓U的計(jì)算式為：Ｕ＝（μ２π）ｃＬｎ［（ａ＋ｂ）ａ］（ｄｉｄｔ）＝２１０－７７Ｌｎ＝５２５００Ｖ（1）真空磁導(dǎo)率為：μ＝４π１０－７由