周 茂

智能建筑弱電工程防雷接地技術(shù)分析

周 茂

雷電是一種強(qiáng)烈的大氣放電現(xiàn)象，是威脅人類生命及財(cái)產(chǎn)安全的一種自然災(zāi)害，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了巨大的損失。防雷保護(hù)問題一直是電氣工程中必須考慮的主要問題，隨著現(xiàn)代電氣和信息智能化趨勢(shì)的迅猛發(fā)展，這一問題的重要性正日趨顯著。文章較深入地探討了智能建筑弱電工程防雷接地設(shè)計(jì)和施工，供相關(guān)建筑商及技術(shù)人員參考。

智能建筑；弱電工程；防雷接地

智能建筑機(jī)房或設(shè)備間的接地，按其不同的作用分為直流工作接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地。為了防止雷電的危害而進(jìn)行的接地，叫做防雷保護(hù)接地；為了防止可能產(chǎn)生聚集靜電荷而對(duì)用電設(shè)備等所進(jìn)行的接地，叫做防靜電接地；為了實(shí)現(xiàn)屏蔽作用而進(jìn)行的接地，叫做屏蔽接地或隔離接地。智能建筑弱電工程綜合布線接地要與設(shè)備間、配線間放置的應(yīng)用設(shè)備接地系統(tǒng)一并考慮。

1　電纜接地

在建筑物入口區(qū)，高層建筑物的每個(gè)樓層配線間，以及每個(gè)二級(jí)交接間都應(yīng)設(shè)置接地裝置，并且建筑物的入口區(qū)的接地裝置必須位于保護(hù)器處或盡量接近保護(hù)器。干線電纜的屏蔽層必須用4 mm2多股銅線焊接到干線所過的配線間或二級(jí)交換間的接地裝置上，而且干線電纜的屏蔽層必須保持連續(xù)。建筑物引入電纜的屏蔽層必須焊接到建筑物入口區(qū)的接地裝置上。各配線間或二級(jí)交接間的接地線應(yīng)用一根多股銅芯接地母線焊起來，再接到接地體。接地用線應(yīng)盡可能位于建筑物的中心部位。面積比較大的配線間、設(shè)備間放置的應(yīng)用設(shè)備又比較多，接地線這應(yīng)采取格柵方式，盡可能使配線間或設(shè)備間內(nèi)等電位。非屏蔽干線電纜應(yīng)放在金屬線槽或金屬管內(nèi)。金屬線槽（管）接頭應(yīng)連接牢固，保持電氣連通，所經(jīng)過的配線間用6 mm2辮式銅帶連接到接地裝置上。接地電阻值應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備接地要求來定。通常，電阻值不宜大于1Ω。當(dāng)綜合布線連接的應(yīng)用設(shè)備或鄰近有強(qiáng)電磁場干擾，而對(duì)接地電阻提出更高的要求時(shí)，應(yīng)取其中的最小值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

2　配線架（柜）接地

每個(gè)樓層配線架接地端子應(yīng)當(dāng)可靠地接到配線間的接地裝置上。從樓層配線架至接地及接地導(dǎo)線的直流電阻不得超過1Ω，并且要永久性地保持其連通。每個(gè)樓層配線架（柜）應(yīng)該并聯(lián)連接到接地極上，不應(yīng)串聯(lián)。如果應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)不同的接地裝置，這些接地極應(yīng)該相互連接，以減小接地裝置之間的電位差。布線的金屬線槽或金屬管應(yīng)該接地，以減少阻抗。

3　接地體連接電纜的要求

在距接地體30 m以內(nèi)，接地導(dǎo)線用直徑為4 mm的外包絕緣套的多股銅線纜。若距接地體超過30 m時(shí)，接地電纜的直徑應(yīng)按有關(guān)規(guī)定選取。配線間中的每個(gè)配線架（柜）均要可靠地接到配線架（柜）的接地排上，其接地導(dǎo)線應(yīng)大于2.5 mm2，接地電阻要小于1Ω。

4　弱電專用接地系統(tǒng)組成

4.1接地線

地線網(wǎng)由矩形銅（40×4）排連接成。走線方向按大樓的布線系統(tǒng)。各需要防靜電干擾的儀器設(shè)備通過銅芯導(dǎo)線與網(wǎng)可靠的連接，使整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)獨(dú)立的防靜電抗干擾體系。

4.2接地體

人工接地體可采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等制成。同時(shí)，為了增加其導(dǎo)電性、提高其防腐能力，可采用外表鍍鋅材料。

①接地體長度為2.5 m鍍鋅角鋼（45×45）數(shù)量3根。

②垂直做水平或耙形埋設(shè)。

③角鋼間距為2.5～3 m。

④埋設(shè)深度≥0.6 m。

⑤垂直接地體可用鍍鋅扁鋼焊接而連成一體，接地體引出線與地線網(wǎng)若做鑼釘連接需牢固可靠，接點(diǎn)作防腐處理。

⑥為了增加接地體的導(dǎo)電性，可對(duì)接地體的封環(huán)境進(jìn)行降阻處理。可用石灰、鹽、水、木碳酸、金屬屑等材料按比例配制進(jìn)行澆灌。

4.3防靜電、抗干擾接地方案

①在建筑結(jié)構(gòu)四周設(shè)置四個(gè)接地體。

②在每個(gè)接地體與地網(wǎng)線相連處設(shè)置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

③四個(gè)接地體與地線網(wǎng)可靠連接，使整個(gè)接地系統(tǒng)連成一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)。

4.4抗干擾地線

抗干擾地線是設(shè)備系統(tǒng)的低電平信號(hào)，同時(shí)為了安全起見，需設(shè)置一條安全地線，以防外殼感應(yīng)電對(duì)人體的傷害，但要注意其接線方法：

①內(nèi)殼與外殼用金屬件連成一體，外殼與接地體用金屬件連接，須可靠耐用。

②抗干擾信號(hào)地、包括屏蔽線須單獨(dú)與接地體相連。

5　 弱電接地系統(tǒng)建議采用聯(lián)合接地

現(xiàn)代的城市建筑物都是鋼筋混凝土或金屬結(jié)構(gòu)，只要將建筑物的基礎(chǔ)、柱、梁內(nèi)的鋼筋通過焊接或綁扎，就能形成多個(gè)閉合的電氣通路；由于建筑結(jié)構(gòu)中的鋼筋或金屬件很多，彼此又非常接近，因此形成一個(gè)完善的法拉第籠，在這個(gè)籠內(nèi)的電氣線路和設(shè)備不會(huì)因外界的雷電流而造成危險(xiǎn)的電位。當(dāng)雷電直接擊到作為接閃器的建筑物的頂部金屬件或鋼筋網(wǎng)時(shí)，擊電流經(jīng)過建筑物外圍柱內(nèi)的鋼筋或金屬柱向下流入大地，并在建筑物的表面形成電氣屏幕。當(dāng)沖擊電流流向建筑物中心時(shí)，被由屏幕在閉合金屬導(dǎo)電框架中產(chǎn)生的感應(yīng)電流所抑制，電氣屏幕所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓降將伴生一個(gè)圍繞整個(gè)建筑物的磁場，這個(gè)磁場包圍著建筑物內(nèi)部的其他垂直導(dǎo)體，并在每個(gè)柱子的頂部和底部感應(yīng)出等量的電壓，因此電氣屏幕上任何一個(gè)垂直導(dǎo)體與建筑物內(nèi)部的垂直導(dǎo)體的電位差很小，不會(huì)超過不允許的接觸電壓，因此建立安全的法拉第籠是防雷的最好措施；而現(xiàn)代城市建筑本身在建筑設(shè)計(jì)時(shí)就是設(shè)計(jì)的這樣一個(gè)安全的法拉第籠。

為了防止雷電反擊，所以與防雷接地網(wǎng)進(jìn)行多點(diǎn)連接，為了減少干擾，盡可能消除各接地點(diǎn)間的電位差，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

①電源設(shè)備的中性線要用絕緣線，不應(yīng)與其他金屬設(shè)備接觸；

②弱電設(shè)備接地環(huán)采用120 mm×0.35 mm或80 mm× 0.35 mm銅箔；

③接地線采用最短路徑，并用截面足夠的銅導(dǎo)體；

④防雷接地環(huán)與弱電設(shè)備接地環(huán)多點(diǎn)連接，使電子設(shè)備在雷擊時(shí)處于等電位，同時(shí)可以減少跨步電壓和接觸電壓；

⑤屏蔽線對(duì)電纜和同軸電纜的屏蔽層都采用兩端接地。

6　設(shè)備接地

應(yīng)該說明的是，防雷工程不能阻止雷電發(fā)生，只能將由雷電引起的危害降低到最低程度。

①金屬構(gòu)件：將防護(hù)區(qū)域內(nèi)所有金屬構(gòu)件連接是出于增加分流途徑和均衡途徑，使雷電電磁脈沖的作用減弱，使均衡電壓更低，并使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于防護(hù)的優(yōu)化。

②電源線：利用屏蔽接地引入的方式將衰減70%的雷電流能量引入后第一級(jí)防護(hù)必須考慮使用放電能力強(qiáng)的防雷器，因?yàn)樵诖水a(chǎn)生的雷電流較強(qiáng)。在通過單獨(dú)供電時(shí)由于布線與接閃鐵塔可能平行，由此而耦合進(jìn)的能量只要用過電壓保護(hù)器對(duì)地進(jìn)行限壓即可。

③末端信號(hào)傳輸、控制、處理設(shè)備：設(shè)備防感應(yīng)雷、防浪涌保護(hù)系統(tǒng)是圍繞著以設(shè)備為保護(hù)目標(biāo)的一種安全防范措施，它對(duì)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。防雷僅為抗浪涌保護(hù)功能中的一小部分，絕大部分的工作在于防止大樓整體供電系統(tǒng)中的多種浪涌現(xiàn)象、高頻現(xiàn)象、非諧波現(xiàn)象的產(chǎn)生和緩解以上現(xiàn)象對(duì)設(shè)備的干擾，通過地線系統(tǒng)釋放多余的不符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的殘余電流、電壓、頻率。在進(jìn)入機(jī)房的市電配線柜里安裝雷電浪涌保護(hù)器，對(duì)機(jī)房所有用電設(shè)備予與第一級(jí)防雷防浪涌保護(hù)，在機(jī)房區(qū)UPS電源處安裝雷電浪涌保護(hù)器予以二級(jí)防浪涌保護(hù)，并建議對(duì)幾臺(tái)最重要的弱電設(shè)備以予三級(jí)防浪涌保護(hù)。

④前端信號(hào)采集設(shè)備：在室內(nèi)監(jiān)控機(jī)房的視頻線進(jìn)線端安裝信號(hào)避雷器；在室內(nèi)監(jiān)控機(jī)房的控制線進(jìn)線端安裝信號(hào)避雷器；在室外不帶云臺(tái)攝像機(jī)處安裝組合信號(hào)避雷器；在室外帶云臺(tái)攝像機(jī)處安裝組合信號(hào)避雷器；在室內(nèi)有線電視信號(hào)線進(jìn)線處安裝信號(hào)避雷器；在室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線進(jìn)線處安裝信號(hào)避雷器；在消控系統(tǒng)集中報(bào)警控制器輸出端和區(qū)域報(bào)警控制器輸入端分別安裝信號(hào)避雷器。

⑤電源防護(hù)：在機(jī)房弱電配電輸出端安裝電源避雷器；在機(jī)房UPS輸入端安裝電源避雷器；在機(jī)房弱電井道處安裝電源避雷器；在電梯機(jī)房電源進(jìn)線處安裝電源避雷器。

［1］ 邊春瑛. 淺談智能建筑弱電工程防雷接地 ［J］. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（10）.

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Analysis on lightning protection and grounding technology of intelligent building light current engineering

Zhou Mao

Lightning is a strong atmospheric discharge phenomenon，which is a kind of natural disaster，threatening human's life and property safety. It has brought great loss to people's work and life. The problem of lightning protection has always been a major problem in electrical engineering. Along with the rapid development of modern electrical and information intelligence，the problem is becoming more and more important. This paper discussed design and construction of lightning protection and grounding for the light current engineering of the intelligent building，providing reference to builders and the technical personnel.

intelligent building；light current engineering；lightning protection and grounding

TU856

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