分析智能建筑中弱電系統(tǒng)的防雷接地

戴火云 劉能 鹿麟

摘要：現(xiàn)代智能建筑中弱電設(shè)備遭受雷擊損壞是當(dāng)前城市主要的雷擊經(jīng)濟損失事件，加強現(xiàn)代智能建筑弱電系統(tǒng)防雷建設(shè)至關(guān)重要。本文著重對弱電系統(tǒng)防雷接地進行分析，供智能建筑物防雷工程設(shè)計施工參考。

關(guān)鍵詞：智能建筑；弱電設(shè)備；防雷接地；聯(lián)合接地

引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的快速發(fā)展，城市高層智能建筑越來越多，現(xiàn)代智能建筑具有完善的計算機網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、辦公樓宇自動化及有線電視閉合線路、消防等弱電系統(tǒng)，這些弱電系統(tǒng)防過電壓能力較差，遭受雷擊概率較高，一旦受到雷擊危害，雷電波就會沿進入建筑的金屬線路、管道等分流入侵，或者是雷電感應(yīng)電流經(jīng)金屬線路進入建筑室內(nèi)致使電磁脈沖損壞建筑內(nèi)微電子設(shè)備，因此加強現(xiàn)代智能建筑弱電系統(tǒng)防雷建設(shè)至關(guān)重要。

1 佛山市雷電災(zāi)害特征

佛山市位于廣東省中南部，地處珠江三角洲腹地，境內(nèi)西北部北靠大陸，東南部瀕臨海洋，南、北形成巨大的氣壓差異，夏半年多來自海洋的暖濕偏南風(fēng)，冬半年常受內(nèi)陸北方南下的干冷偏北風(fēng)影響，具有明顯的季風(fēng)氣候特點，受特殊的地形和氣候影響，佛山市夏季溫度高濕度大，極易出現(xiàn)強雷暴天氣，屬雷電多發(fā)區(qū)，年平均雷暴日數(shù)為75.7d，最多年份高達114d，雷暴一年四季均可出現(xiàn)，最早年份出現(xiàn)在1月4日，集中出現(xiàn)在5～9月，以6～8月最多。雷電災(zāi)害嚴(yán)重威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，1996～2003年期間，佛山市年平均雷電災(zāi)害事故高達100宗以上，直接經(jīng)濟損失達475萬元，人員傷亡10人，僅2004年因雷電感應(yīng)造成的雷擊事故就達161起，造成一批電腦網(wǎng)絡(luò)等弱電設(shè)備受損。隨著社會信息化技術(shù)的普及，嚴(yán)重的雷擊經(jīng)濟損失事件多發(fā)生在城市中雷電對計算機弱電設(shè)備、自動化系統(tǒng)的損壞，尤其是現(xiàn)代智能建筑弱電設(shè)備多，但雷電防護措施跟不上，一旦遭受雷擊造成的損失將是不可估量的，且雷擊電磁脈沖的危害呈逐年上升趨勢。

2 智能建筑物防雷接地要求

防雷接地體是埋入土壤或混凝土基礎(chǔ)中應(yīng)與分散泄流雷電流的導(dǎo)體，連接引下線斷接卡或換線處于與接地體之間的導(dǎo)體為接地線，防雷接地體和接地線統(tǒng)稱為防雷接地裝置。當(dāng)接地電阻越低時電流就越容易流動，而且綜合布線的接地應(yīng)盡量減少可造成干擾的電位變動，因此，防雷接地電阻越低越好。在進行智能建筑微電子設(shè)備防雷接地時應(yīng)做到：

①電源線路和信號線路、高電平電路和低電平電路不能使用共地回路；

②靈敏電路接地應(yīng)各自屏蔽或隔離，防止回流或靜電感應(yīng)造成干擾；

③距離接地體30m以內(nèi)，用采用直徑為4mm的外包絕緣套的多股銅線纜接地導(dǎo)線；

④每個配線間之間的配線架（柜）均應(yīng)該可靠連接到配線架（柜）接地排上，接地導(dǎo)線需>2.5mm?，接地電阻<1Ω。

3 弱電專用接地系統(tǒng)

①接地線。采用40×4的矩形銅排連呈地線網(wǎng)，按照建筑物布線系統(tǒng)進行走線，一些儀器設(shè)備需要防靜電干擾時應(yīng)通過銅芯導(dǎo)線與地線網(wǎng)可靠連接，保證整個系統(tǒng)處于獨立的防靜電抗干擾體系中。

②接地體。接地體應(yīng)采用3根長度為2.5m的45×45鍍鋅角鋼，垂直作水平或耙形埋設(shè)，埋設(shè)深度應(yīng)≥0.6m，并保證角鋼之間間距為2.5～3m。垂直接地體應(yīng)采用鍍鋅扁鋼，經(jīng)焊接后連成一體，接地體引出線與地線網(wǎng)采用螺釘作牢固可靠連接，每個接點處都應(yīng)進行防腐處理；而且，還要利用鹽、水、石灰、木碳酸及金屬屑等材料按比例調(diào)制后對接地體封環(huán)境進行澆灌作降阻處理，以增加接地體導(dǎo)電性。

③防靜電抗干擾接地。建筑物四周應(yīng)設(shè)置4個接地體，分別與地線網(wǎng)進行可靠連接，使接地體與地線網(wǎng)形成一個接地系統(tǒng)網(wǎng)，而且每個接地體與地網(wǎng)線連接處要設(shè)置一個檢測點。

④抗干擾地線。設(shè)備系統(tǒng)的低電平信號應(yīng)設(shè)置一條安全地線，避免其外殼感應(yīng)電對建筑物內(nèi)人員造成傷害，抗干擾地線接線方法為：一是內(nèi)殼與外殼之間采用技術(shù)件連接，然后將外殼通過金屬件與接地體可靠連接，所用金屬件必須結(jié)實耐用；二是抗干擾信號地及屏蔽線應(yīng)單獨與階梯第連接。

4 弱電設(shè)備防雷接地技術(shù)

4.1 電纜線

在高層建筑物入口區(qū)及每個樓層的配線間和每個二級交接間都應(yīng)設(shè)置接地裝置。其中入口區(qū)接地裝置要設(shè)計安裝在保護器處或盡量接近于保護器，干線電纜屏蔽層應(yīng)采用4mm?的多股銅線，建筑物引入電纜的屏蔽層需焊接到建筑物入口區(qū)接地裝置上，而且屏蔽層還應(yīng)焊接到干線經(jīng)過的配線間或二級交換間的接地裝置上，且必須保證電纜屏蔽層連續(xù)。每個樓層的配線間和二級交接間接地線應(yīng)采用一根多股銅芯接地母線焊接，然后連接到接地體上，對于面積較大的配線間和設(shè)備間，由于其內(nèi)放置的弱電設(shè)備較多，為使配線間或設(shè)備間內(nèi)達到等電位，接地線需采用割柵方式，未作屏蔽的電纜要穿敷金屬管或置于金屬線槽內(nèi)，金屬線槽（管）接頭處要牢固連接，經(jīng)過配線間時可用6mm?辮式銅帶與接地裝置相連，保持電氣連通。根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備接地要求，接地電阻值應(yīng)≤1Ω，如果綜合布線連接的應(yīng)用設(shè)備或受臨近強電磁場干擾時，接地電阻應(yīng)取其中最小值。

4.2 配線柜（架）接地

現(xiàn)代智能建筑物多為高層建筑，每個樓層配線架接地端均應(yīng)可靠連接至配線間的接地裝置上，從樓層配線架應(yīng)并聯(lián)到接地極上，與接地極接地導(dǎo)線之間的直流電阻需≤1Ω，且保持持續(xù)連通。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)存在多個不同接地裝置時，要將這些接地極連接起來，降低接地裝置之間的電位差，同時布線金屬線槽和金屬管也應(yīng)接地，這樣可減少阻抗。

5 弱電接地系統(tǒng)聯(lián)合接地

現(xiàn)代智能建筑物為鋼筋混凝土或金屬結(jié)構(gòu)建成，建筑物基礎(chǔ)、柱、梁內(nèi)鋼筋經(jīng)焊接或綁扎就會形成多個閉合電氣通路；同時，建筑物結(jié)構(gòu)中具有很多相近的鋼筋和金屬件，這樣就形成了一個完善的法拉第籠，多個閉合電氣通路可阻止雷電流進入建筑物內(nèi)部，因此處于法拉第籠內(nèi)的電氣線路及設(shè)備，不會受到外界雷電流的侵襲而形成危險電位。而建筑物頂部金屬件或鋼筋網(wǎng)類接閃器被雷電直接擊中后，雷電流沿建筑物金屬柱或外圍柱內(nèi)鋼筋泄入大地，同時于建筑物表面形成電氣屏障，雷電流到達建筑物中心時，電氣屏障在閉合金屬導(dǎo)電框架中產(chǎn)生感應(yīng)電流，抑制雷電流入侵，而且電氣屏障產(chǎn)生的感應(yīng)電壓降伴生出一個包圍整個建筑物及其內(nèi)部其他垂直導(dǎo)體的磁場，在每個柱子頂部和底部，磁場感應(yīng)出等量電壓，使得位于電氣屏障上任一垂直導(dǎo)體與建筑物內(nèi)部垂直導(dǎo)體形成不超過未允許的接觸電壓的較小的電位差，這就是現(xiàn)代智能建筑物在進行防雷接地保護時設(shè)計出的一個安全的法拉第接地系統(tǒng)。

弱電防雷接地系統(tǒng)地下接地極和引出線應(yīng)與弱電接地系統(tǒng)地下接地極和引出線相距15m以上，目的是防止雷擊電流沿接地系統(tǒng)影響和干擾弱電設(shè)備。但由于現(xiàn)代智能建筑物弱電設(shè)備具有高數(shù)據(jù)率，信號頻率較高，通過電容耦合，因此分開距離不大時同樣會產(chǎn)生回路間干擾，而且各類接地線分開會造成地線過多過長極易接收干擾，所以要實現(xiàn)這種分離難度較大。鑒于此，環(huán)式接地系統(tǒng)相對利用率較廣，就是將建筑物弱電設(shè)備機殼連接至一個統(tǒng)一的弱電接地環(huán)上，再將弱電接地環(huán)連接防雷接地環(huán)，最后聯(lián)合接地。

參考文獻

[1] 賈文敏. 淺談智能建筑中弱電系統(tǒng)的防雷接地[J]. 化工設(shè)計通訊，2004（1）：53-55

[2] 劉健，趙利平. 智能建筑弱電工程防雷接地設(shè)計與施工[J]. 智能建筑，2007（6）