智能樓宇綜合布線防雷保護的研究

張健

【摘要】智能建筑內(nèi)部密集著的眾多電子設(shè)備和各種計算機系統(tǒng)，雷電是其主要干擾源之一，由雷災(zāi)引發(fā)的各種災(zāi)害和事故呈現(xiàn)上升的趨勢。而綜合布線是智能樓宇中的重要系統(tǒng)，他的防雷保護就顯得格外重要。

【關(guān)鍵詞】智能建筑 綜合布線 防雷保護

雷擊是一種自然現(xiàn)象，具有極強的破壞能力。通過對雷擊破壞性的研究、探索，對雷電的危害采取了一定的預(yù)防措施，有效地降低了雷害的損傷程度。雷電的形成有多種原因，以負極性下行先導(dǎo)放雷為主。一般來說雷電的破壞形式有三類：直擊雷，即雷直接擊在建筑物和設(shè)備上而發(fā)生的機械效應(yīng)和熱效應(yīng)， 一般建筑物易受直擊雷的部位多為屋檐、屋脊、屋角、檐角、女兒墻，還有雷電側(cè)擊高層建筑的問題；感應(yīng)雷，即雷電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)和靜電效應(yīng)；雷電波侵入，雷電流沿電氣線路和管道引入建筑物內(nèi)部，危及設(shè)備安全。在防雷保護設(shè)計中，一般采用三級保護措施；將絕大部分雷電流直接引入地下基礎(chǔ)接地裝置泄散：阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓：限制被保護設(shè)備浪涌過電壓幅值。

隨著自動化程度的提高，一些微電子為主要元件的控制、保護、信號、通信、監(jiān)控等的設(shè)備得到普遍應(yīng)用。而這些設(shè)備對于電磁暫態(tài)的騷擾具有敏感性和脆弱性。而雷擊造成的暫態(tài)電磁干擾是其中最嚴重也是最難以防范的。遭受雷擊后（不管是直擊雷還是感應(yīng)雷）都會從電纜侵入各種設(shè)備，輕者造成測、計量等誤差，重者會造成設(shè)備誤動、毀壞，將會對現(xiàn)代樓宇的智能系統(tǒng)造成難以估量的損失。直擊雷侵入電纜后，能夠造成控制、信號電纜及設(shè)備等弱電系統(tǒng)的直接損毀。

雷電引起的過電壓主要有以下幾個方面：

（1）.雷云靜電感應(yīng)過電壓。通過雷云靜電場感應(yīng)，在設(shè)備上積累一定與雷云極性相反的電荷，當(dāng)雷云突然放電消失后，設(shè)備上的靜電荷來不及泄放，從而在設(shè)備的表面形成靜電過電壓，造成微電子設(shè)備損壞。

（2）電磁感應(yīng)雷過電壓。雷擊大地或地面上的物體時通過電磁感應(yīng)在附近其他導(dǎo)體上產(chǎn)生的電壓稱為感應(yīng)過電壓。當(dāng)傳輸線上出現(xiàn)感應(yīng)雷過電壓時，與線路相連的設(shè)備有可能損壞。特別是隨著系統(tǒng)自動化程度越來越高的今天，如何降低自動化設(shè)備所在環(huán)境的電磁干擾水平，提高系統(tǒng)穩(wěn)定運行將是智能系統(tǒng)電磁兼容的突出問題。

如在線路上和避雷針上的雷電通過接地裝置泄流到電纜溝中的地線上，地線上的雷電流通過電磁感應(yīng)會在各種動力電纜、信號電纜、控制電纜上產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，造成與這些電纜相連的設(shè)備中的微電子部分損壞。

（3）直擊雷過電壓。雷電直接擊中物體，通過它泄放雷電流時所產(chǎn)生的電壓降稱作直擊雷過電壓，其所帶來的危害往往是災(zāi)難性的。

（4）反擊過電壓。某金屬物體因雷擊而產(chǎn)生直擊雷過電壓時，該金屬體與大地之間存在很高的電壓，有可能對與大地相連的附近其他金屬體發(fā)生閃擊，使后者出現(xiàn)過電壓，成為反擊過電壓。

（5）雷電入侵波。電力傳輸線和各種信號傳輸線上出現(xiàn)的直擊雷過電壓或感應(yīng)雷過電壓都可能以行波的方式向機房傳播。如果不采取抗防護措施，將會危及電力、通訊等系統(tǒng)。

智能建筑的發(fā)展使得傳統(tǒng)的建筑防雷設(shè)計不再能滿足建筑本身對雷電安全的需要。雷電防護己經(jīng)不僅僅是對建筑本體的防護，更側(cè)重于對建筑內(nèi)人身和電氣設(shè)備的安全的防護。防雷工作正在從以傳統(tǒng)的防直擊雷為主向防雷電感應(yīng)過電壓對通迅、安防、自動控制等系統(tǒng)的設(shè)備的損害而轉(zhuǎn)變。

智能大廈內(nèi)的通信線路多由綜合布線系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)。綜合布線系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成：建筑群子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、水平干線子系統(tǒng)、工作區(qū)子系統(tǒng)。我們下面分析一下對綜合布線系統(tǒng)的防雷保護。

（1）建筑群子系統(tǒng)：由連接兩個及以上建筑物之間的纜線和配線設(shè)備組成。連接線纜一般常用兩種：光纜和雙絞線。光纜傳輸速率高，外界對其干擾程度小，傳播長距離大容量多用它。若采用光纜作為建筑物間網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)，不需要安裝避雷器，甚至可以架空鋪設(shè)。雙絞線抗干擾能力要比光纜差得多，但其工程造價低，小范圍傳輸容量小時，可選擇雙絞線。若采用雙絞線，則必須穿管埋地敷設(shè)。進入建筑后，采用雙絞線敷設(shè)時，導(dǎo)線必須單獨敷設(shè)在弱電金屬橋架或金屬管道內(nèi)。金屬橋架和金屬管道與綜合接地系統(tǒng)良好連接，充當(dāng)導(dǎo)線的屏蔽層，不能與強電導(dǎo)線共用強電金屬橋架或強電金屬管道。

（2）設(shè)備間子系統(tǒng)；由進線設(shè)備，程控交換機、計算機等各種主機設(shè)備及其配線設(shè)備組成。它是布線系統(tǒng)最主要的管理區(qū)域，通常分為語音管理和數(shù)字管理兩部分。語音設(shè)備管理區(qū)子系統(tǒng)連接大樓外的各種線路，經(jīng)與垂直干線子系統(tǒng)跳接后，連通各語音管理子系統(tǒng)，為防雷電破壞應(yīng)安裝通信避雷柜作為通信線路的第一級防雷措施。連接進出大樓的大對數(shù)通信電纜必須埋地敷設(shè)，以防進出大樓的通信線路引人的感應(yīng)雷。數(shù)據(jù)設(shè)備管理子系統(tǒng)即是計算機網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備，是采用大對數(shù)雙絞電纜作為傳輸主干纜。需要在機柜中安裝計算機網(wǎng)絡(luò)防雷器作為計算機網(wǎng)絡(luò)的第一級防雷措施。若采用光纜作為計算機網(wǎng)絡(luò)主干線，則絕對避免了雷電影響，是最好的防雷措施。

（3）管理子系統(tǒng)設(shè)置在各層配線間，由配線設(shè)備、輸入/輸出設(shè)備等組成。管理子系統(tǒng)也分為數(shù)據(jù)和語音兩部分。語音部分采用BIX安裝架固定在墻面上。由接線板，繞線環(huán)等組成，需要安裝信號避雷器作為通信線路的第二級防雷措施。數(shù)據(jù)部分采用雙絞線作為垂直主干線，也需要在機柜中安裝信號避雷器作為計算機網(wǎng)絡(luò)的第二級防雷措施，防護由于引下線泄放雷電流而形成的電磁場突變所產(chǎn)生的感應(yīng)雷。

（4）垂直干線子系統(tǒng)：由設(shè)備間的配線設(shè)備和跳線設(shè)備以及設(shè)備間至各樓層配線間的連接電纜組成。分為語音主干線和數(shù)據(jù)主干線兩部分。語音干線按照程控交換機和電信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和做法，采用屏蔽大對數(shù)雙絞電纜，因為在管理區(qū)子系統(tǒng)安裝了信號避雷器，所以這部分一般不需要再裝防雷設(shè)備。數(shù)據(jù)主干線如采用大對數(shù)雙絞電纜作為數(shù)據(jù)傳輸主干纜，因為已在管理區(qū)子系統(tǒng)安裝了信號避雷器，所以一般也不需要在這部分再安裝防雷設(shè)備。如采用光纜作為計算機網(wǎng)絡(luò)主干線，則絕對避免了由于引下線泄放雷電流而形成的電磁場突變產(chǎn)生的感應(yīng)雷，是最好的防雷措施。

（5）水平干線子系統(tǒng)。由連接管理子系統(tǒng)至工作區(qū)子系統(tǒng)的水平布線及信息插座組成。數(shù)據(jù)點和語音點均采用雙絞線敷設(shè)在金屬橋架和金屬管道內(nèi)。由于金屬橋架和金屬管道與綜合接地系統(tǒng)相連，形成了信號線路的屏蔽層。并且在管理子系統(tǒng)中，已設(shè)置防雷保護裝置，所以在水平干線子系統(tǒng)中不必再加裝防雷裝置。

（6）工作區(qū)子系統(tǒng)：由連接在信息插座上的各種設(shè)備組成。連接計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)點由于在管理子系統(tǒng)中已采取了防雷措施，所以在工作區(qū)子系統(tǒng)一般不需要再加裝防雷設(shè)施，若需要利用調(diào)制解調(diào)器通過語音點連接計算機，由于語音線路與外線連接，則有必要安裝信號避雷器，作為末級防雷措施。

隨著智能化技術(shù)的日趨完善以及智能建筑在我國的不斷普及，智能建筑的防雷保護技術(shù)也將不斷得到發(fā)展。綜合布線從防雷角度上考慮，需要考慮如下問題：（1）電源線不要與網(wǎng)絡(luò)線同槽架設(shè)，數(shù)據(jù)插座與電源插座保持一定距離；（2）廣域網(wǎng)線纜不要與局域網(wǎng)線纜同槽架設(shè)；

（3）網(wǎng)線與墻壁布置時，有條件應(yīng)遠距離安裝；（4）屏蔽槽有厚度要求，并要求兩點接地。

參考文獻：

[1]張小青，建筑物內(nèi)電子設(shè)備的防雷保護[M].電子工業(yè)出版社，2000

[2]劉國林. 綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計（修仃版）[ M ]. 北京： 電于工業(yè)出版社， 2 0 01