智能建筑物電子設(shè)備的防雷保護
2005/7/20 15:46:38
江蘇鼎級博力特科技發(fā)展有限公司 供稿
智能建筑內(nèi)包含有大量的電子設(shè)備與計算機系統(tǒng)，這些電子設(shè)備與計算機系統(tǒng)通常屬于耐電壓等級低，防干擾要求高的弱電設(shè)備，最怕受到雷擊。普通建筑物防雷保護的避雷裝置將雷電流通過引下線入地，在引下線附近空間產(chǎn)生了強大的電磁場變化，此時會在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號線）上感應(yīng)出雷電過電壓，因此普通建筑物防雷系統(tǒng)不但不能保護這些電子設(shè)備與計算機系統(tǒng)，反而可能會引入雷電。
雷電波入侵智能建筑的形式有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應(yīng)雷。一般來說，直擊雷擊中智能樓宇內(nèi)的電子設(shè)備的可能性很小。感應(yīng)雷即是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成雷擊。感應(yīng)雷入侵電子設(shè)備及計算機系統(tǒng)主要有以下三條途徑：（1）雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵。（2）由交流供電電源線路入侵。（3）由通信信號線路入侵。不管理通過哪種形式，哪種途徑入侵，都會使電子設(shè)備及計算機系統(tǒng)受到不同程度的損壞或嚴重干擾。
智能大廈一般應(yīng)建立綜合接地系統(tǒng)，接地電阻不大于1Ω。在樓頂設(shè)計由避雷帶，避雷針或混合組成的接閃器，利用鋼柱或立柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線，并與建筑物基礎(chǔ)鋼筋、梁柱鋼筋、金屬框架連接起來，形成閉合良好的法拉第籠，建筑內(nèi)豎向金屬管道應(yīng)每三層與圈梁的均壓環(huán)相連，均壓環(huán)應(yīng)與防雷裝置專設(shè)引下線相連。當(dāng)建筑物超過30m高時，應(yīng)將30m及墻上的欄桿，金屬門窗等較大金屬物直接或通過金屬門窗埋鐵與防雷裝置連接。智能大廈內(nèi)各種交流、直流設(shè)備眾多，線路縱橫交錯，應(yīng)將建筑物內(nèi)的交流工作地、安全保護地、直流工作地、防雷接地與建筑物法拉第籠良好連接，形成一個等電位體，避免接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生的原因。
為了避免雷電由交流供電電源線路入侵，可在大廈的變配電所的高壓柜內(nèi)的各相安裝避雷器一級保護，在低壓柜內(nèi)安裝閥門式防雷裝置作為第二級保護，以防止雷電侵入大廈的配電系統(tǒng)。為謹慎起見，可在大廈各層的供電配電箱中安裝電源避雷器三級保護，并將配電箱的金屬外殼與大廈的地系統(tǒng)可靠連接。
智能大廈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：
�。�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電設(shè)備組成。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)。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。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)安裝防雷器作為通信線路的防雷措施。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。語音主干線按照程控交換機和電信系統(tǒng)的標準和做法，采用屏蔽大對數(shù)雙絞電纜，因為管理區(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)傳輸主干線，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)備防雷保護裝置，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)一般不需要加裝防雷器，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。
計算機機房網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)雷電防護包括廣域網(wǎng)雷電防護、局域網(wǎng)雷電防護、無線通信系統(tǒng)雷電防護、光纜通信雷電防護和機房內(nèi)部設(shè)備之間的串口雷電防護等。
廣域網(wǎng)遠距離傳輸數(shù)據(jù)通信，在進入機房設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器或其它設(shè)備）前端應(yīng)安裝具備二級保護的防雷保護器，第一級一般為惰性氣體火花間隙放電器，通過RLC解偶后，進入第二級半導(dǎo)體過電壓保護器。需要防護線與線之間、線與大地之間的雷電入侵，保護器的損耗指標應(yīng)該適應(yīng)計算機設(shè)備的IEEE標準通信的有關(guān)要求。數(shù)據(jù)傳輸線路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保護器必須能夠抵御和吸收（8/20uS感應(yīng)雷擊）5KA雷電流，須具備線路與大地之間及線與線之間的雷電保護。
局域網(wǎng)雷電防護的重點是做好局域網(wǎng)網(wǎng)線的屏蔽，同時加強終端設(shè)備局域網(wǎng)端口的雷電防護。局域網(wǎng)絡(luò)通常以雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，無屏蔽保護，布線也往往不盡規(guī)范，除了有可能遭受感應(yīng)雷擊的襲擊外，交流線路的干擾也會對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成影響。在局域網(wǎng)絡(luò)的兩端安裝避雷器，可有效地防止各種過電壓對設(shè)備造成的破壞。局域網(wǎng)的網(wǎng)口應(yīng)該采取雷電防護措施，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、集線器等端口應(yīng)加設(shè)專用防雷器。出戶的局域網(wǎng)線及BNC遠程局域網(wǎng)也須安裝防雷器。485數(shù)據(jù)線接口、422數(shù)據(jù)線并口、RS232數(shù)據(jù)串口、TTY傳感器數(shù)據(jù)接口等，均應(yīng)安裝匹配的防雷器，匹配原則應(yīng)參照防雷標準和計算機通信協(xié)議。
無線通訊經(jīng)常在建筑物上架設(shè)天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險途徑。饋線進入設(shè)備前應(yīng)加裝防雷器。防雷器的插入損耗要求較小，所以一般只能使用間隙放電器件進行有效防護。光纜一般不會傳導(dǎo)雷電，但光纜金屬護套和金屬芯線可能引入雷電燒毀設(shè)備，必須在進入設(shè)備之前，使芯線和護套接地，以達到避雷的目的。
綜上所述，智能建筑物電子設(shè)備的防雷保護包括：配電系統(tǒng)防雷、計算機外設(shè)防雷、通訊系統(tǒng)防雷、防雷接地及均壓等電位等。
雷電波入侵智能建筑的形式有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應(yīng)雷。一般來說，直擊雷擊中智能樓宇內(nèi)的電子設(shè)備的可能性很小。感應(yīng)雷即是由雷閃電流產(chǎn)生的強大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成雷擊。感應(yīng)雷入侵電子設(shè)備及計算機系統(tǒng)主要有以下三條途徑：（1）雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵。（2）由交流供電電源線路入侵。（3）由通信信號線路入侵。不管理通過哪種形式，哪種途徑入侵，都會使電子設(shè)備及計算機系統(tǒng)受到不同程度的損壞或嚴重干擾。
智能大廈一般應(yīng)建立綜合接地系統(tǒng)，接地電阻不大于1Ω。在樓頂設(shè)計由避雷帶，避雷針或混合組成的接閃器，利用鋼柱或立柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線，并與建筑物基礎(chǔ)鋼筋、梁柱鋼筋、金屬框架連接起來，形成閉合良好的法拉第籠，建筑內(nèi)豎向金屬管道應(yīng)每三層與圈梁的均壓環(huán)相連，均壓環(huán)應(yīng)與防雷裝置專設(shè)引下線相連。當(dāng)建筑物超過30m高時，應(yīng)將30m及墻上的欄桿，金屬門窗等較大金屬物直接或通過金屬門窗埋鐵與防雷裝置連接。智能大廈內(nèi)各種交流、直流設(shè)備眾多，線路縱橫交錯，應(yīng)將建筑物內(nèi)的交流工作地、安全保護地、直流工作地、防雷接地與建筑物法拉第籠良好連接，形成一個等電位體，避免接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生的原因。
為了避免雷電由交流供電電源線路入侵，可在大廈的變配電所的高壓柜內(nèi)的各相安裝避雷器一級保護，在低壓柜內(nèi)安裝閥門式防雷裝置作為第二級保護，以防止雷電侵入大廈的配電系統(tǒng)。為謹慎起見，可在大廈各層的供電配電箱中安裝電源避雷器三級保護，并將配電箱的金屬外殼與大廈的地系統(tǒng)可靠連接。
智能大廈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：
�。�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電設(shè)備組成。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)。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。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)安裝防雷器作為通信線路的防雷措施。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。語音主干線按照程控交換機和電信系統(tǒng)的標準和做法，采用屏蔽大對數(shù)雙絞電纜，因為管理區(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)傳輸主干線，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)備防雷保護裝置，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)一般不需要加裝防雷器，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。
計算機機房網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)雷電防護包括廣域網(wǎng)雷電防護、局域網(wǎng)雷電防護、無線通信系統(tǒng)雷電防護、光纜通信雷電防護和機房內(nèi)部設(shè)備之間的串口雷電防護等。
廣域網(wǎng)遠距離傳輸數(shù)據(jù)通信，在進入機房設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器或其它設(shè)備）前端應(yīng)安裝具備二級保護的防雷保護器，第一級一般為惰性氣體火花間隙放電器，通過RLC解偶后，進入第二級半導(dǎo)體過電壓保護器。需要防護線與線之間、線與大地之間的雷電入侵，保護器的損耗指標應(yīng)該適應(yīng)計算機設(shè)備的IEEE標準通信的有關(guān)要求。數(shù)據(jù)傳輸線路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保護器必須能夠抵御和吸收（8/20uS感應(yīng)雷擊）5KA雷電流，須具備線路與大地之間及線與線之間的雷電保護。
局域網(wǎng)雷電防護的重點是做好局域網(wǎng)網(wǎng)線的屏蔽，同時加強終端設(shè)備局域網(wǎng)端口的雷電防護。局域網(wǎng)絡(luò)通常以雙絞線傳輸數(shù)據(jù)，無屏蔽保護，布線也往往不盡規(guī)范，除了有可能遭受感應(yīng)雷擊的襲擊外，交流線路的干擾也會對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成影響。在局域網(wǎng)絡(luò)的兩端安裝避雷器，可有效地防止各種過電壓對設(shè)備造成的破壞。局域網(wǎng)的網(wǎng)口應(yīng)該采取雷電防護措施，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、集線器等端口應(yīng)加設(shè)專用防雷器。出戶的局域網(wǎng)線及BNC遠程局域網(wǎng)也須安裝防雷器。485數(shù)據(jù)線接口、422數(shù)據(jù)線并口、RS232數(shù)據(jù)串口、TTY傳感器數(shù)據(jù)接口等，均應(yīng)安裝匹配的防雷器，匹配原則應(yīng)參照防雷標準和計算機通信協(xié)議。
無線通訊經(jīng)常在建筑物上架設(shè)天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險途徑。饋線進入設(shè)備前應(yīng)加裝防雷器。防雷器的插入損耗要求較小，所以一般只能使用間隙放電器件進行有效防護。光纜一般不會傳導(dǎo)雷電，但光纜金屬護套和金屬芯線可能引入雷電燒毀設(shè)備，必須在進入設(shè)備之前，使芯線和護套接地，以達到避雷的目的。
綜上所述，智能建筑物電子設(shè)備的防雷保護包括：配電系統(tǒng)防雷、計算機外設(shè)防雷、通訊系統(tǒng)防雷、防雷接地及均壓等電位等。
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