摘 要：文章針對建筑在設計施工中應重視防雷設施的安裝，提出接地是防雷工程的重中之重，它決定了其他防雷方案的有效性。以屏蔽方案為重點研究對象，本文設計了模擬實驗，來說明屏蔽的效能與網格間距和接地狀況有著直接的關系。通過曲線，可以在工程上找到控制成本的合理方法，并重申了接地的重要性。

　　關題詞：接地；屏蔽；雷電感應

　　引 言

　　廣東省博羅縣屬于山區型地形，南亞熱帶季風氣候。因受羅浮山、象頭山兩大山脈的影響，天氣很不穩定，時有雷暴天氣發生，平均雷暴日在87天左右，屬于多雷區。因此雷暴天氣來時，時有民用建筑物、電器設備等被雷擊的事件發生。隨著博羅投資的日益發展，生活居住的人日趨增多;高樓大廈、聯并排別墅群、低層單體民用住宅拔地而起。因此，做好我縣民用建筑的防雷設施安裝至關重要。

　　目前，博羅縣城內民用建筑單體住宅、小區花園式商住樓雖然防雷設施報建審核手續基本上完善，下面鄉鎮的民用單體住宅還未完善此手續。但是，防雷工程設施并沒有做到位，尤其輕視了屏蔽與接地的重要性。

　　建筑物在向安全、舒適、便捷的智能化方向發展，因此建筑物防雷不再是單純的建筑物自身的防雷，而是更要注重對內部設備保護的防雷工程。本文正是論述防雷工程中的重點項目，并利用實驗解析了屏蔽與接地對雷電感應的防護效果。

　　1 接地與屏蔽的概述

　　1.1 建筑的接地系統

　　接地問題是防雷系統的基礎性工作，良好的接地效果是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經濟。當鋼筋混凝土結構的建筑物符合規范條件時，應利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。在設計接地裝置時要有整體防雷觀念，所謂整體觀念是指設計和安裝防雷裝置時，對建筑物的內外都要有整體觀念。這里的建筑內外不單是指內部防雷裝置和外部防雷裝置。

　　建筑物的防雷設計和安裝應將外部防雷裝置、內部防雷裝置、建筑物外的環境及至全小區的防雷裝置進行整體統一的考慮。不僅電氣專業的設計者要有整體觀念，建筑專業的設計者對防雷也要有整體觀念。這是現代防雷設計觀念轉變的重要問題之一。

　　因此，建立一個良好的地網是建筑物防雷的前提。

　　1.2 建筑屏蔽對感應電磁波的防護

　　從綜合布線到機房屏蔽，現在的智能大廈不能沒有屏蔽，屏蔽布線是在普通布線系統的外面加上金屬屏蔽層，利用其反射、吸收和集膚效應實現防止電磁干擾及輻射的功能。建筑物及房間的屏蔽，可以根據其用途及內部設備的抗擾度，進行設計，一般使用法拉第籠的原理對其進行屏蔽。

　　屏蔽一定要注意幾點：

　　(1)金屬外殼要有良好的接地。

　　(2)屏蔽層的搭接處做到良好焊接。

　　(3)屏蔽層的開放面積要盡可能小。

　　(4)進出屏蔽層的線纜，兩個屏蔽層之間做到良好連接。

　　2 試驗解析接地與屏蔽效率

　　在防雷技術中，接地與屏蔽項目是不可或缺、相輔相成的。設計此試驗正是要說明這一點，并找到一個在工程上可以實現的成本控制的方案。

　　根據屏蔽效能的基本原理，屏蔽體的網格間距與接地狀況，直接影響了屏蔽體對電磁波的效率。本實驗中，利用浪涌發生器的輸出端來模擬干擾源，電感線圈作為受擾原，通過改變網格間距和接地電阻值，以示波器采集到的感應過電壓來直觀地分析屏蔽效能的變化。

　　試驗制作4只銅絲圍繞成的規格為40cm×40cm×40cm的法拉第籠，其網格間距依次為5cm，4cm，3cm，2cm，和一個銅皮包成的同規格盒體。

　　試驗用浪涌發生器型號為ICGS，產生的模擬雷電流為10/350us波形，通流10kA、20kA、30kA、40kA、50kA幅值，籠體通過一只變阻器接入阻值為0.03Ω的地網中。

　　纏繞一只采樣電感，N=30,F=5cm,測試電感值為98uH，將這只電感的兩端接上示波器探頭，并且示波器做好全屏蔽處理。試驗連接如圖所示。

　　2.1實驗趨勢圖分析

　　圖2顯示了改變法拉第籠規格對屏蔽的影響，經過改變法拉第籠的網格間距，分別測試5cm、3cm、2cm、0cm五個量級，接地電阻值固定為0.1Ω不變，得到的感應電壓幅值繪制趨勢曲線如圖。

　　從圖中可以得到：

　　(2)法拉第籠的網格間距對屏蔽效果有著決定作用，間距越小效果越好。

　　(3)當網格間距小于3cm時效果改變不大，這與感應雷電波的波長有關。

 

 

　　(4)(全封閉式法拉第箱的屏蔽效果最好。

 

 

　　圖3描繪了改變接地電阻對屏蔽的影響，經過變阻器調節，使接地阻值分別為：0.1Ω、0.5Ω、1Ω、2Ω、∞Ω五個量級，網格間距保持為2cm不變，得到的感應電壓幅值繪制趨勢曲線如圖。

　　

 

　　曲線圖的趨勢很明顯，可以分析出：

 

 

　　(1)不接地的屏蔽體與無屏蔽的的條件下的受擾效果相同，所以屏蔽體必須接地

　　(2)具體分析0.1Ω-∞Ω的效果曲線，發現接地電阻越小，屏蔽效果越好，但是差別不大。

　　(3)由于實驗中只能做到調節直流電阻，實際沖擊電阻將會更大。

 

 

　　至此，得到實驗結論：屏蔽工程必須伴有良好的接地，屏蔽體的網格和接地電阻阻值都盡可能地小。從工程角度考慮，可以結合試驗的屏蔽效能，適當地規劃成本。

 

 

　　2.2 實驗數據分析

　　以上的趨勢圖使我們在感性上得到了感性的認識，下表從數據方面顯示了改變網格間距對屏蔽影響。

 

 

　　

 

 

 

　　數據顯示了網格間距越小，屏蔽效率越高，全銅皮屏蔽的效率高達92%。同時可以得到，2cm與3cm間距的屏蔽效果分別為78%、73%，相差極小，這正是工程上可以借鑒的進行成本控制的間距。

 

 

　　3 其他防雷工程措施

 

 

　　在電源線上加裝點與保護器，在實質上是將電源線與地線做瞬時連接，將線上傳導的過電壓過電流導入地網，這也要求接入的地網有很小的電阻值。

 

 

　　首先，電涌保護器選型要準確，既要符合選用SPD的五個原則，又要根據不同的接地系統對SPD進行選型。其次，對SPD劣化的保護，使用機械或其他的脫離裝置對劣化后的SPD進行檢測、切除，這就要求SPD生產商設計出合格的具有熱脫扣和過流脫扣功能的產品。

　　等電位歸根到底就是將易觸及的金屬導電體與地網做良好連接，同樣說明了接地地網的重要性。以衛生間為例，隨著非金屬管件的應用，在工程施工中，往往將設計的衛生間的等電位設施去掉，認為無金屬構件可連，這是非常危險的。這是由于衛生間屬于高濕環境，人在洗澡時皮膚濕透人體阻抗急劇下降，接觸電壓為50v時既可產生過量的人身通過電流而致人死傷，這時一旦發生電熱水器漏電或太陽能熱水器遭受雷擊引入高電位，后果不堪設想。因此在設計和施工安裝中必須盡量降低衛生間內各種金屬管道、構件間的電壓差，不僅將住宅樓外接地連接端子箱引出的接地干線與每層衛生間的環形接地線連接好，而且要將衛生間內的各種管道接口及各種金屬構件(浴巾桿、金屬扶手、地面預埋件及金屬管件等)等連為一體，并與地線做可靠連接。

 

 

　　4 小結

　　防雷工程是一項系統工程，它不僅包括建筑物的內部設施、外部設施及附屬設施，還與相鄰設施有關。其中接地是重中之重，它的施工質量直接關系到了其他各種防雷項目的效果，正如本文所的結論：接地對屏蔽效果有輔助作用;接地關系到電涌保護器的泄流效果，同事也決定了等電位的能否發揮功能。

　　所以從設計到施工，每一個細小環節都要認真對待，以免留下防雷的安全隱患。

　　“最后感謝南京信息工程大學，為模擬實驗提供的鼎力支持”。

　　參考文獻

 

 

　　[1] GB50057-94(2000版)，建筑物防雷設計規范[S].

 

 

　　[2] 蘇邦社.雷電與避雷工程 .中山大學出版社.

 

 

　　[3] GB50169-2006，電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].