建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计

廖文双

摘要：建筑电气工程建设内容囊括建筑内部所有电力系统、电力设备、电气控制系统等，具有综合型强、分项工程繁多且工序复杂的特点。智能型防雷接地系统设计与安装是建筑电气工程建设的重要组成部分，可避免雷击或雷暴天气损坏建筑内部电路、设备等，是建筑功能发挥、安全性的基本保障。文章结合实际工程经验简要分析智能型防雷接地系统的价值，重点提出一种适用于建筑电气工程的智能型防雷接地系统设计及实现方案。

关键词：智能型;防雷接地;系统设计

雷暴天气通常伴随着高强度的电流与电压，如果建筑电气防雷接地系统不完善、防雷击能力不足，便会导致建筑电气系统电路损毁、元件损坏，甚至会诱发较为严重的安全事故，威胁建筑内居民的生命及财产安全。为切实有效地避免雷击干扰、损坏建筑电气系统，需要从设计阶段出发综合考虑雷击形式、雷击危害程度、建筑电气安全运行需求等各类因素，在全面获取建筑电气工程相关资料、气候条件等信息的基础上设计出智能型防雷接地系统，当遭遇雷击天气时保证系统可自动化采取防雷保护措施将雷击电流引入地下，以此保证建筑居民及建筑电气的安全性。

一、智能型防雷接地系统的价值

智能型防雷接接地系统是指在直击雷防护、感应雷防护、屏蔽、等电位连接、防雷接地等传统防雷措施基础上，应用传感器、算法技术及软件等对整个接地防护系统进行在线监测，通过系统雷击次数、雷电流大小、SPD漏电流、接地电阻、工作环境温湿度等数据的全面收集、深度分析对雷电进行预警并向管理平台发出相应指令，管理人员据此了解防雷设备运行情况，可以实现建筑电气雷电接地防护的自动化与智能化[1]。

智能型防雷接地系统的价值体现在四个方面：①可实时在线监测各个接地电阻、电源SPD 漏电流、防雷接地保护装置运行状态等，有助于及时发现系统运行故障，缩短故障诊断及排除时间，保证系统运行的稳定性与可靠性;②可借助传感器全面获取并记录雷击次数、雷电流大小、SPD动作次数、过电压值等各类数据，可帮助建筑电气管理者及时了解系统的运行状态与所处环境，能够实现建筑电气系统防雷保护的大数据管理;③应用现代数据传输或系统控制技术能够实现移动化预警，可突破建筑电气防雷保护管理的时间与空间限制，大幅度提升建筑电气系统的安全性;④具备可延展的功能模块，可以根据建筑电气系统的防雷接地保护需求接入各类软硬件设施，实现系统的动态化调整与功能延伸。

二、建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计

智能型防雷接地系统是建筑电气工程中的有机组成部分，考虑到当前建筑物电气系统愈加庞杂，接入的电子设备与布线系统也更加复杂，对于抗干扰性、防雷保护性及接地方式有着更高的要求，为此需要保证建筑电气系统内各个电子设备、线路等以防雷接地系统为基础实现接地，并构建完善的防雷接地结构才能保证建筑电气系统的安全性。基于此，下文将简要阐释建筑电气系统中智能型防雷接地系统的设计与实现思路。

（一）智能型防雷接地系统电流传输模型设计

智能型防雷接地系统设计一般采用三层结构，即设备层+传输层+管理层。设备层主要包括各类防雷接地保护装置，如电源及信号浪涌保护器、浪涌后备保护器、数据采集及在线监测终端、直击雷监测终端等;传输层负责各类数据的传输，可利用防雷型职能网管服务器、无限传输或云服务方式进行数据传输;管理层由后台监控主机、防雷监控软件等构成。

在上述三层结构框架之下，雷击所引发的高强度电流通过避雷下引线经设备层转化为数字信号并传输给上位机，室内空间中接地干线以多组接地体控制电流的输出。同时，应用嵌入式ARM与智能化信息处理DSP系统、输出门线控制器等连接主干线与建筑物结构防雷导体，形成较为完善的智能型防雷接地系统电流传输模型与路径。

（二）智能型防雷接地系统硬件设计

1. I/O控制模块设计

I /O控制模块在智能型防雷接地系统内的主要功能为信息交互及传输，针对由雷击所引发的高强度电流需要经过I/O控制模块转化为数字信号并传输给处理器，借助数据分析技术后实现对雷击电流的预测及防雷接地保护装置的自动化开启。在设计该控制模块时可选择FLEX数字量I/O控制模块，可在短路、过载或过热的情况下自动化切断输出，防止雷击电流过大损坏电子设备或元件。同时，在设计I/O控制模块连接形式时，保证电源连接在编号为0的插槽内，各类输入输出某块连接在除编号为0、1的其余插槽内[2]。

2. 电流衰减模块设计

智能型防雷接地系统电流衰减模块需配合避雷针使用，除避雷针以外还需根据实际情况装备接地极、户外接地母线等。在设计安装方式时，需结合安装条件及环境选择适宜的安装方式，具体包括圆钢接地极安装、扁钢接地极安装两种方法。此外，保证接地体埋设的深度大于0.6m，垂直接地体之间的距离应当超过每一接地体长度的三至五倍。

3. 输出转换模块及终端模块设计

智能型防雷接地系统除雷电在线监测与自动预警功能外，还需要具备过载中断控制功能。而该功能的实现依赖于完善的检波电路。当前结构较为简单、成本较为低廉的检波电路为二极管检波电路，当输出电压超过预定阙值时二极管不导通，可以实现对雷击电流的防护。

三、结束语

建筑电气工程涉及范围广、工序复杂，其建设质量将直接影响建筑功能及安全性。防雷接地系统是建筑电气工程重要组成部分，在现代信息技术、通信技术与科学技术的支撑下，建筑电气防雷接地系统呈现出自动化、智能化发展趋势。文章简要介绍了智能型防雷接地系统电流传输模型及传输控制、硬件模块设计思路，在实际的设计实现中还需要结合建筑物所处地点、建筑电气防雷接地需求等优化系统功能、改进系统结构，才能够实现对建筑電气的防雷接地保护。

参考文献

[1]雒虎生.建筑电气安装中防雷接地施工技术探讨[J].散装水泥，2021（03）：59-61.

[2]李跃龙，李跃虎.建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计与研究[J].自动化与仪器仪表，2019（03）：57-61.