浅析智能建筑弱电工程防雷接地

　　一、概述　　

　　雷电是一种自然放电现象。由于雷电放电电压高、放电时间短，它的产生人类目前无法控制。雷云的生成、移动、放电的整个过程伴随多种物理效应，如：静电感应、高温高热、电磁辐射、光辐射等；这些物理效应的共同作用已严重危害室内弱电设备的安全运行，甚至危及工作人员的安全。雷电灾害严重性还表现在波及面广，主要有两个方面的因素，首先积聚大量电荷的雷云有较大的活动范围及其放电过程的辐射范围可覆盖达几十公里的范围，其次地面各种网络（电力、通信等网络）的相互渗透、错综复杂，使雷电灾害的范围进一步扩大。
　　
　　在雷击中心数公里范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。
　　
　　随着现代电子技术的蓬勃发展，大量的微电子设备（系统）得以在工业控制中应用和联网。由于其元器件的集成度愈来愈高，信息存储量愈来愈大，速度和精度不断提高，但工作电压仅有几伏，信息电流仅有微安级，因而对外界干扰极其敏感，对雷电等电磁脉冲和过电压的承受能力相对脆弱，同时网络广域化又增大了系统（设备）受干扰的可能性。当雷电等引起的过电压和伴随的电磁场强度达到某一阀值时，轻则引起系统失灵（误动、信息丢失、特性变坏、运行不稳定等），重则导致整个电子系统或其元器件永久性损坏。据统计，雷电其中又以雷击电磁脉冲为电子系统事故的主要祸害，且有逐年上升的趋势。因而，数据中心设备特别是网络信息系统（设备）必须实行雷电过电压防护。鉴于上述原因，在智能建筑弱电工程中必须考虑过电压防护。
　　
　　二、防雷接地要求　　

　　机房或设备间的接地，按其不同的作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地。此外，为了防止雷电的危害而进行的接地，叫做防雷保护接地；为了防止可能产生聚集静电荷而对用电设备等所进行的接地，叫做防静电接地；为了实现屏蔽作用而进行的接地，叫做屏蔽接地或隔离接地。
　　
　　智能建筑弱电工程综合布线接地要与设备间、配线间放置的应用设备接地系统一并考虑。符合应用设备要求的接地系统也一定满足综合布线接地的要求。
　　
　　埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体称为接地体。从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体称为接地线。接地体和接地线统称为接地装置。在接地装置中，用接地电阻来表示与大地结合好坏的指标。上列各种接地的接地电阻值必须参照国家标准2887-89《计算站场地技术要求》中的规定。
　　
　　接地就以接地电流易于流动为目标，因此接地电阻越低地电流越容易流动。综合布线的接地希望尽量减少成为干扰原因的电位变动，所以接地电阻越低越好。
　　
　　三、电缆接地　　

　　在建筑物入口区，高层建筑物的每个楼层配线间，以及每个二级交接间都应设置接地装置，并且建筑物的入口区的接地装置必须位于保护器处或尽量接近保护器。干线电缆的屏蔽层必须用4mm2多股铜线焊接到干线所过的配线间或二级交换间的接地装置上，而且干线电缆的屏蔽层必须保持连续。
　　
　　建筑物引入电缆的屏蔽层必须焊接到建筑物入口区的接地装置上。
　　
　　各配线间或二级交接间的接地线应用一根多股铜芯接地母线焊起来，再接到接地体。接地用线应尽可能位于建筑物的中心部位。面积比较大的配线间、设备间放置的应用设备又比较多，接地线这应采取格栅方式，尽可能使配线间或设备间内等电位。非屏蔽干线电缆应放在金属线槽或金属管内。金属线槽（管）接头应连接牢固，保持电气连通，所经过的配线间用6mm2辫式铜带连接到接地装置上。
　　
　　接地电阻值应根据应用系统的设备接地要求来定。通常，电阻值不宜大于1Ω。当综合布线连接的应用设备或邻近有强电磁场干扰，而对接地电阻提出更高的要求时，应取其中的最小值作为设计依据。

　　四、配线架（柜）接地　　

　　每个楼层配线架接地端子应当可靠地接到配线间的接地装置上。
　　
　　从楼层配线架至接地极接地导线的直流电阻不得超过1Ω，并且要永久性地保持其连通。
　　
　　每个楼层配线架（柜）应该并联连接到接地极上，不应串联。
　　
　　如果应用系统内有多个不同的接地装置，这些接地极应该相互连接，以减小接地装置之间的电位差。
　　
　　布线的金属线槽或金属管应该接地，以减少阻抗。
　　
　　五、接地体连接电缆的要求　　

　　在距接地体30m以内，接地导线用直径为4mm的外包绝缘套的多股铜线缆。
　　
　　若距接地体超过30m时，接地电缆的直径应参考下表的数值。
　　
　　配线间中的每个配线架（柜）均要可靠地接到配线架（柜）的接地排上，其接地导线应大于2.5mm2，接地电阻要小于1Ω。
　　
　　六、弱电专用接地系统组成　　

　　1.接地线：地线网由矩形铜（40×4）排连接成。走线方向按大楼的布线系统。各需要防静电干扰的仪器设备通过铜芯导线与网可靠的连接，使整个系统形成一个独立的防静电抗干扰体系。
　　
　　2.接地体：人工接地体可采用钢管、圆钢、角钢、扁钢等制成同时，为了增加其导电性、提高其防腐能力，可采用外表镀锌材料。其安装方式：
　　
　　（1）接地体长度为2.5m镀锌角钢（45×45）数量3根。
　　
　　（2）垂直做水平或耙形埋设。
　　
　　（3）角钢间距为2.5m-3m.
　　
　　（4）埋设深度≥0.6m
　　
　　（5）垂直接地体可用镀锌扁钢焊接而连成一体，接地体引出线与地线网若做锣钉连接需牢固可靠，接点作防腐处理。
　　
　　（6）为了增加接地体的导电性，可对接地体的封环境进行降阻处理。可用石灰、盐、水、木碳酸、金属屑等材料按比例配制进行浇灌。
　　
　　3.防静电、抗干扰接地方案：
　　
　　（1）在建筑结构四周设置四个接地体。
　　
　　（2）在每个接地体与地网线相连处设置一个检测点。
　　
　　（3）四个接地体与地线网可靠连接，使整个接地系统连成一个系统网。
　　
　　4.抗干扰地线是设备系统的低电平信号，同时为了安全起见，需设置一条安全地线，以防外壳感应电对人体的伤害，但要注意其接线方法。
　　
　　（1）内壳与外壳用金属件连成一体，外壳与接地体用金属件连接，须可靠耐用。
　　
　　（2）抗干扰信号地、包括屏蔽线须单独与接地体相连。
　　
　　七、弱电接地系统建议采用联合接地　
　
　　弱电接地系统由于采用专用接地系统时必须与防雷接地分开，两者在地下的接地极和引出的线路均要求相距15米以上，以免雷击时通过接地系统对弱电设备产生危险的影响和干扰；这在现代化的建筑密集型城市几乎是不可能实现的，要将各类接地线分开，会造成地线过多过长，易于接收干扰，现代的弱电设备大都具有高数据率，因此其信号频率较高，通过电容耦合，即使分开而彼此距离相近时，同样会造成回路间的干扰。由于这些原因，最好采用环式接地系统，即将电子设备的机壳连接到一个统一的弱电接地环，弱电接地环再与防雷接地环多点连接，进行联合接地；为了防止雷电反击，所以与防雷接地网进行多点连接，为了减少干扰，尽可能消除各接地点间的电位差，应做到以下几点：
　　
　　1.电源设备的中性线要用绝缘线，不应与其他金属设备接触；
　　
　　2.弱电设备接地环采用120mm×0.35mm或80mm×0.35mm铜箔；
　　
　　3.接地线采用最短路径，并用截面足够的铜导体；
　　
　　4.防雷接地环与弱电设备接地环多点连接，使电子设备在雷击时处于等电位，同时可以减少跨步电压和接触电压；
　　
　　5.屏蔽线对电缆和同轴电缆的屏蔽层都采用两端接地。