智能大厦综合布线系统雷电及过电压防护

摘要：综合布线系统是智能大厦的中枢神经系统，它是建筑物内部的信息传输网络，也是雷电浪涌侵入大厦内各种电子设备的主要途径，因此，做好综合布线系统的雷电防护对于确保大厦内各种垫子设备的正常运转的客观要求。本文分析了雷电入侵智能大厦的方式、途径，着重讨论了在智能大厦的综合布线系统防止雷害的方法和措施。

关键词：智能大厦； 综合布线系统； 雷电防护

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

智能大厦线缆密布、设备众多，这些设备特别是综合布线连接的网络交换机、服务器、计算机等精密的微电子设备，时时刻刻都大量的数据进行交换，灵敏度高、耐压低、数据线电源线分布广，很容易受到各种干扰。在这些干扰中，雷电和线路中的过电压对系统的影响最为严重，轻则导致系统的误操作，重则造成系统数据的丢失，系统瘫痪和硬件设备的永久损坏，带来巨大的经济损失。如何使智能大厦内的人员与设备及其他设施不受雷电的侵害，是我们所面临的一个重要的课题。

2、综合布线系统在智能大厦的地位和作用

智能大厦以建筑为平台，兼备通信自动化、办公自动化、建筑设备自动化，给人们提供一个舒适、高效、安全、便利的建筑环境。智能系统所用的主要设备通常放置在智能大厦的系统集成中心，通过综合布线与各种终端（如电话机、传真机）和传感（如烟雾、压力、温度等传感器）连接，感知大厦内各个空间“信息”。

3、综合布线系统雷电防护

本文重点讨论智能大厦雷电的内部防护，通过屏蔽、接地、等电位连接、过压保护和安全距离、合理布线等措施，确保智能大厦内人员及各种电子设备免受雷电的损害。

3．1 综合布线系统中防雷电波侵入

3．1．1 设备间

进入建筑物的各种线路、管道要进行等电位连接。采用光纤（无加强筋）作为计算机网络的主干线，可以绝对避免雷电的影响，是最好的防雷措施。若采用大对数双绞电缆作为数据传输主干线，则需要在机柜中安装网络避雷器，作为计算机网络的第一级防雷措施。

3．1．2 管理区

需要在机柜中安装计算机网络避雷器作为计算机网络的第二级防雷措施，防护由于引下线泄放雷电流而形成的电磁场突变产生的感应过电压。同时也要加装信号避雷器，作为通信线路的第二级防雷措施。

3．1．3 工作区

连接计算机网络的数据点在管理区中已经采取了保护措施，一般不需要加装防雷设施。当需要利用调制解调器通过语音点连接计算机时，由于语音线路与外线连接在一起，因此有必要安装信号避雷器作为末极防雷措施。

3．1．4 干线子系统

因为在管理区中已经安装了信号避雷器，这里一般也不需要再安装防雷设备。但要进行等电位连接。

3．1．5 水平子系统

由于与联合接地系统相连的金属桥架和金属管线充当了屏蔽层，并且在管理区中已设置防雷装置，所以在水平干线子系统中不必再加装防雷装置。

3．1．6 建筑群子系统

采用光纤（无加强筋）作为建筑物间的网络连接介质，不需要安装避雷器，甚至可以架空铺设。若采用电缆，则必须埋地敷设。在进入建筑物内敷设时，电缆必须单独敷设在弱电金属桥架或金属管内。金属桥架和金属管线应与联合接地系统良好相连，充当导线的屏蔽层，不能共用强电金属桥架或金属管。强电金属桥架及金属管线与弱电金属桥架及金属管线平行敷设时，其间的净距离不小于20cm。进出建筑物的通信线不能通过架空线进出建筑物，必须埋地敷设，并且需要加装金属护套或屏蔽层。

3．2 综合布线系统中的屏蔽隔离

3．2．1 屏蔽布线系统

屏蔽布线系统是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收和集肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能。屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因此具有非常好的电磁兼容特性[3]。

3．2．2减少电磁感应的屏蔽措施

减少电磁感应的屏蔽措施包括：

（1） 电子信息系统的导电金属物、电缆屏蔽层及金属线槽（架）等进入框架或钢筋混凝土的建筑物时就应做等电位连接。对信息系统所处的防雷区宜进行磁场强度的衰减的计算，然后根据计算结果采用相应的屏蔽措施。

（2）信息系统的机房应避免设在建筑物的高层，宜选择在大楼的低层中心部位。信息设备尽量远离建筑物的外墙结构柱子，设置在雷电防护的最高级别（LPZ2或LPZ3）区域内。应根据防雷分区和信息设备的要求采取相应的屏蔽措施，使雷击产生的电磁场向内层层衰减。

（3） 信息系统设备为非金属外壳且建筑物屏蔽未达到要求时，根据信息系统设备的重要性，可对机房或设备加装金属屏蔽网或屏蔽室，且金属屏蔽网或屏蔽室应与等电位连接带连接。

3．2．3户内外线路屏蔽

在进行户外线路屏蔽时应注意以下几点：

（1）在需要保护的空间里（如户外）应采用屏蔽电缆，其屏蔽层的两端要进行等电位连接，在屏蔽层路由雷电防护区交接处也要作等电位连接。

（2） 当使用含金属部件的光缆时，在入户处应将所有金属插头、金属挡潮层以及金属加强芯等金属构件进行等电位连接。

（3） 建筑物之间的互连电缆应敷设在金属管道内，金属管道的两端应电气连通并连到各建筑物的等电位连接带上。管道内的电缆屏蔽层应进行等电位连接。当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时，应将其接地装置互相连接。

（4）当有些线路存在的公共部分为架空线路时，入户前应埋地敷设，在架空线路转埋地的转接处需加装SPD接地。

进行户内线路屏蔽时应注意：

（1）凡进入建筑物的线路及全程在户内敷设的埋墙线路均套金属屏蔽层安装。

（2）屏蔽层的搭接处，即管与管、槽与槽、管与槽、管与接线盒、管与配电箱等部位的连接初，均需进行电气跨接。如果线管厚度小，可在连接处开一小孔，穿螺栓夹接铜线。

（3）不同专业的线路屏蔽层，往往彼此交错敷设。在不同专业的管路交错位置应对金属管作电气跨接。

3．2．4加强布线系统内在结构及材料的抗干扰性

计算机设备、通信设备以及电子设备等的产品的外形结构应采用金属材料制成的箱、盒、柜、架，使其成为法拉第笼的形式，然后再加上接地端子，进行良好的接地。

综合布线系统的线缆材料及性能的选择应符合系统要求，并结合建筑物的周围电磁环境状况进行综合考虑，一般宜以抗干扰能力和传输性能为主要考虑因素，经济因素次之。

3．2．5注重设备和传输线路与不同干扰源间的距离

综合布线系统还应尽可能地远离干扰源，以减少其对系统正常运行的影响，提高设备和系统的可靠性，综合布线电缆与电力电缆的间距、以及与避雷引下线等其他干扰源的间距见表1

3．3 综合布线系统的接地和等电位连接

综合布线接地系统的结构包括接地线、接地母线、接地干线、主接地母线、接地引入线以及接地体等6部分。

3．4 安全距离

在雷电击于格栅形大空间屏蔽以外附近的情况下，在LPZ1区内距屏蔽层有一安全距离ds/1=W·SF/10，SF—屏蔽系数，W—格栅形屏蔽的网格宽度；在雷电直接击在位于LPZOA区的格栅形大空间屏蔽上的情况下，有一安全距离ds/2=W（m）。信息设备距离屏蔽格栅不小于ds/i（I=1，2）。而合理布线则要注意表1所示的综合布线电缆与电力缆及与干扰源的距离。

3．5 SPD的选择

3．5．1 信号线SPD的选择

（1）信号线SPD的箝位电压应满足网络系统接口的需要，工作电压及电流应满足系统的要求，对雷电响应时间应在纳秒级；

（2）总配线架的保安单元应符合YD/T694-1998总配线架技术要求的规定；

（3）信号SPD应满足信号传输速率及带宽的要求；

（4）信号SPD的插入损耗应满足通信系统的要求；

（5）信号SPD的标称放电电流为3kA。

3．5．2 同轴SPD的选择

（1）同轴SPD插入损耗应≦0.2dB，驻波比≦1.2，工作电压及工作电流应满足系统的要求，安装与接地方便，具有不同的接头，同轴SPD与同轴电缆接口应具备防水功能；

（2）同轴SPD的标称放电电流应≧5kA。

3．5．3 网络数据线SPD的选择

计算机、控制终端、监控系统网络数据线用的雷电过电压保护器件有RJ45、RJ11、RS232、RS422、RS485接口及同轴型数据线SPD等，其中，RJ系列的SPD分为单端口和多端口产品，其SPD的工作电压和传输速率可供选择。

4、结束语

智能大厦综合布线系统雷电过电压保护是防雷要素中极为重要的因素之一，如何减少雷害是一个整体的、全面的防雷问题，完善的科学的直击雷防护措施必不可少的，另外要综合运用屏蔽、联合接地、均压等电位等措施，正确选择雷电过电压保护器件，就近疏导分流浪涌电流，对智能大厦进行整体的、综合的雷电防护，才能确保大厦免受雷电的危害。

参考文献

[1] 吴东成.智能建筑综合布线系统设计与实践［Ｍ］．北京：清华大学出版社，2003．

[2] 徐超汉.智能化大厦综合布线系统设计与工程［Ｍ］．西安：电子工业出版社，1996．

[3] 薛颂石.智能建筑与综合布线系统［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，2002．