分析智能建筑中弱電系統的防雷接地

戴火云 劉能 鹿麟

摘要：現代智能建筑中弱電設備遭受雷擊損壞是當前城市主要的雷擊經濟損失事件，加強現代智能建筑弱電系統防雷建設至關重要。本文著重對弱電系統防雷接地進行分析，供智能建筑物防雷工程設計施工參考。

關鍵詞：智能建筑；弱電設備；防雷接地；聯合接地

引言

隨著城市建設規模的快速發展，城市高層智能建筑越來越多，現代智能建筑具有完善的計算機網絡、通信網絡、辦公樓宇自動化及有線電視閉合線路、消防等弱電系統，這些弱電系統防過電壓能力較差，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，或者是雷電感應電流經金屬線路進入建筑室內致使電磁脈沖損壞建筑內微電子設備，因此加強現代智能建筑弱電系統防雷建設至關重要。

1 佛山市雷電災害特征

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，冬半年常受內陸北方南下的干冷偏北風影響，具有明顯的季風氣候特點，受特殊的地形和氣候影響，佛山市夏季溫度高濕度大，極易出現強雷暴天氣，屬雷電多發區，年平均雷暴日數為75.7d，最多年份高達114d，雷暴一年四季均可出現，最早年份出現在1月4日，集中出現在5～9月，以6～8月最多。雷電災害嚴重威脅人民群眾生命財產安全和社會經濟發展，據統計，1996～2003年期間，佛山市年平均雷電災害事故高達100宗以上，直接經濟損失達475萬元，人員傷亡10人，僅2004年因雷電感應造成的雷擊事故就達161起，造成一批電腦網絡等弱電設備受損。隨著社會信息化技術的普及，嚴重的雷擊經濟損失事件多發生在城市中雷電對計算機弱電設備、自動化系統的損壞，尤其是現代智能建筑弱電設備多，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中應與分散泄流雷電流的導體，連接引下線斷接卡或換線處于與接地體之間的導體為接地線，防雷接地體和接地線統稱為防雷接地裝置。當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備防雷接地時應做到：

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靈敏電路接地應各自屏蔽或隔離，防止回流或靜電感應造成干擾；

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

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

3 弱電專用接地系統

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

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

③防靜電抗干擾接地。建筑物四周應設置4個接地體，分別與地線網進行可靠連接，使接地體與地線網形成一個接地系統網，而且每個接地體與地網線連接處要設置一個檢測點。

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

4 弱電設備防雷接地技術

4.1 電纜線

在高層建筑物入口區及每個樓層的配線間和每個二級交接間都應設置接地裝置。其中入口區接地裝置要設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接地裝置上，而且屏蔽層還應焊接到干線經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。每個樓層的配線間和二級交接間接地線應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備間，由于其內放置的弱電設備較多，為使配線間或設備間內達到等電位，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，金屬線槽（管）接頭處要牢固連接，經過配線間時可用6mm?辮式銅帶與接地裝置相連，保持電氣連通。根據應用系統設備接地要求，接地電阻值應≤1Ω，如果綜合布線連接的應用設備或受臨近強電磁場干擾時，接地電阻應取其中最小值。

4.2 配線柜（架）接地

現代智能建筑物多為高層建筑，每個樓層配線架接地端均應可靠連接至配線間的接地裝置上，從樓層配線架應并聯到接地極上，與接地極接地導線之間的直流電阻需≤1Ω，且保持持續連通。當應用系統內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接地，這樣可減少阻抗。

5 弱電接地系統聯合接地

現代智能建筑物為鋼筋混凝土或金屬結構建成，建筑物基礎、柱、梁內鋼筋經焊接或綁扎就會形成多個閉合電氣通路；同時，建筑物結構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部，因此處于法拉第籠內的電氣線路及設備，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電框架中產生感應電流，抑制雷電流入侵，而且電氣屏障產生的感應電壓降伴生出一個包圍整個建筑物及其內部其他垂直導體的磁場，在每個柱子頂部和底部，磁場感應出等量電壓，使得位于電氣屏障上任一垂直導體與建筑物內部垂直導體形成不超過未允許的接觸電壓的較小的電位差，這就是現代智能建筑物在進行防雷接地保護時設計出的一個安全的法拉第接地系統。

弱電防雷接地系統地下接地極和引出線應與弱電接地系統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影響和干擾弱電設備。但由于現代智能建筑物弱電設備具有高數據率，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，所以要實現這種分離難度較大。鑒于此，環式接地系統相對利用率較廣，就是將建筑物弱電設備機殼連接至一個統一的弱電接地環上，再將弱電接地環連接防雷接地環，最后聯合接地。

參考文獻

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

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