信息导航防雷措施浅议

摘要：通过介绍雷电对弱电设备的危害，给出了弱电系统在智能建筑中的防雷设计方案。采用有效的防雷措施后，取得了明显的效果，获得了良好的经济与社会效益。

关键词：弱电系统；防雷；信息导航；等电位联结

中图分类号：TM3

文献标识码：B

文章编号：1008－0422(2011)03－097－01

1　引言

近年来，各种通信控制系统和网络因雷击而受破坏的事例屡见不鲜，造成的经济损失逐年上升。防雷设计已成为智能建筑弱电系统能否安全运行的一个重要问题。因此，对智能建筑弱电系统作好全面、完善的防雷措施是十分必要的。认真研究和科学设计智能建筑弱电系统的防雷和接地，具有深远的影响和现实意义。

2　弱电控制自动化系统遭受雷击的因素

弱电系统作为整个建筑物的核心要害信息中枢。自然要预先消除任何事故诱发的因素。雷电对智能建筑的设备危害来自三个方面，首先，浪涌电流沿着缆线进入网络系统；其次，由于地电位对网络系统产生影响，设备的冲击阻抗的反击地电位通常可达数十至数千伏；另外现代的计算机网络对雷电极为敏感，即使几公里以外的高空雷闪或对地雷闪都有可能导致这些设备的薄弱环节――计算CPU控制中心误动或损坏。各个子系统的配电单元及计算机网络与外界联系的信号数据线、建筑物内部较长的网络数据线、卫星小站的高频头、天馈线应该做好防雷措施。

3　智能建筑弱电系统的防雷、接地设计方案

在国际标准IEC1024《建筑物防雷》和IEC1312《雷电电磁脉冲的防护通则》中，重点提出了防雷分区和等电位联结的概念。根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域，并在不同的防雷区域的界面上进行等电位联结。能直接连接的金属物就直接相连，不能直接连接的(如电力线路和通信线路等)则必须依据不同的防雷区域进行科学划分，采用不同防护等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护，且必须实施等电位联结。实践证明，这种分区、分级等电位均压连接并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是实现有效防护的主要方法。

3.1　直击雷防护

直击雷防护主要是指建筑物主体的防雷，一般是防止建筑物或设施避免直击雷危害而采取的防雷措施。它主要通过接闪器(包括避雷网、避雷带、避雷针等)利用引下线将雷电流引至接地体，将它泄放至大地。按照GB50057－1994(2000年版)《建筑物防雷设计规范》的要求，将雷电流引人大地时分散雷电流。建议采用联合接地方式构筑整个大楼的防雷防御网。

3.2　电源系统的雷电防护

目前，经实际运行经验验证，由电源系统耦合进入的感应雷击造成的设备损坏占雷击灾害损失60％以上的比例。因此，对电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中必不可少的一个环节。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入，使其在进人大楼电源系统之前将其泄放人地。由于机房电力供给是由大楼的建筑物变配电室引入的，电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。按照国标GB50057－1994，为了将低压配电系统线路上的电压限制在一个安全的水平，在供电线路上需安装SPD。弱电机房的电源浪涌保护通常作三级保护：电源引入的总配电柜处安装浪涌保护器，作为一级保护；通常弱电机房均由总配电柜单独配出一个回路为机房供电，因此需要在机房配电箱处安装浪涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应相对地加装浪涌保护器，作为三级保护。有了这三级的保护，就可将雷电过电压(脉冲)钳制在1kv以下，达到保护设备的目的。当然，浪涌保护的级数可根据工程的实际情况进行增减，以求经济合理的方案，达到抑制浪涌的目的，保护弱电设备。

3.3　等电位联结

通过设置等电位联结，可有效消除不同接地点可能存在的电位差，发生雷击时可有效避免因感应产生的不同接地点电压不同而导致的放电现象。在建筑物实际设计与施工中，通常按照设备、机房的不同位置，分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板和局部等电位联结端子板，将引入建筑物的给排水管、电缆金属护套、金属保护导管、煤气管道、金属构件等与等电位联结端子可靠连接。设备安装时将各设备间和管道间的各种金属管道、金属构件、电源PE线等与各局部等电位联结端子板可靠连接，构成等电位联结。高层建筑物内各种金属导体和管道(如金属门窗、设备的金属外壳等)作等电位联结；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位联结；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气装置以及防雷等电位联结导体形成总等电位联结，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”。

3.4　合理的屏蔽

建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备进行防护。对有大量微电子设备的房间，要采取屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳屏蔽体本身有关，还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响，应采用金属管布线，这样防止雷电反击的能力强，对防止各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位(其雷电电磁场强度最弱)，避免靠近作为引下线柱筋的位置，缩小于扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位联结板和接地母线相连接，达到良好的屏蔽效果。

4　防雷产品在智能建筑中的应用

弱电系统雷电及浪涌防护产品是针对特定的要求未设计的，技术指标繁多，在选用时需要认真分析。目前在弱电系统中使用的主要防护设备有：用于2MHz以下音频通信线路的MDF保安单元，用于15MHz以下接入网线路的XDSL浪涌保护器，用于百兆局域网的宽带网络浪涌保护器，用于控制系统、低速网络的数据线浪涌保护器，用于天馈回路的天馈防雷器等。智能建筑雷电防护是一个系统性的工程，需要分别针对不同的系统采取不同的防护方法。使用不同的防护产品，根据现场情况作好方案设计是十分重要的。“系统性”要求在整个防雷工程保护范围内作全面地考虑，仅仅针对重点设备或以往发生过事故的设备做一些局部的防护是不够的。有的用户反映在完成防雷工程后，损坏的频率增多发生的位置也更不确定，部分原因便与防护工程存在“系统性”的缺陷有关。当一个没有安装防护设备的网络受到对地浪涌电压冲击时，电压往往作用于传输线路与地之间的绝缘结构上，如果某一线路的这个结构可以承受数千伏的冲击而不出现击穿现象当然也不会产生浪涌电流，可能不会产生任何损伤。但在传输线路上的某个位置安装了一套防护设备后，由于保护电压很低，因此在同样的浪涌电压产生时会产生浪涌电流，进一步的将在传输线路和地线上产生浪涌电压，引起电压反击，从而对网络上连接的所有设备都造成一定的影响。因此必须同时考虑所有设备、线路的防护要求。

弱电系统通信网络的主要功能是进行大量的信息传送，特别是高速通信系统对网络的传输性能有很高的要求，通信网络上使用的防护设备必须同时具备良好的防护性能和优异的传输指标。从传输的角度来看，防护设备连接在通信网络上相当于增加了网络的分散参数，增加了线路损耗。对传输性能会造成一定的影响。如安装的防护设备传输性能较差，势必降低网络传输速率。影响网络稳定性。所造成的损失可能比遭雷电破坏还大得多。因此，在选择通信网络防护设备时需要根据防护要求和信号传输要求综合选择。在接入网线路中除了正常通信信号以外，还可能存在远供电源的电压，防护设备需要设计有一个电压动作区间。此外，出局线路可能与电力线相碰触，防护器件需要同时具备防护工频电压、电流的能力。

5　结论

我们认为智能化建筑工程，总体设计是龙头，是智能建筑功能与水平的体现；工程实施是智能建筑成败的关键；系统集成商(主承包商)的选择，确保以确定的工程界面实施为中心的工程项目管理以及严格按设计、产品技术标准、施工规范施工和质量控制是工程成败的三要素；系统的维护和管理是智能建筑历史实绩或成果的基本保证。