智能建筑弱電工程防雷接地技術分析

周 茂

智能建筑弱電工程防雷接地技術分析

周 茂

雷電是一種強烈的大氣放電現象，是威脅人類生命及財產安全的一種自然災害，給人們的生產和生活帶來了巨大的損失。防雷保護問題一直是電氣工程中必須考慮的主要問題，隨著現代電氣和信息智能化趨勢的迅猛發展，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計和施工，供相關建筑商及技術人員參考。

智能建筑；弱電工程；防雷接地

智能建筑機房或設備間的接地，按其不同的作用分為直流工作接地、交流工作接地、安全保護接地。為了防止雷電的危害而進行的接地，叫做防雷保護接地；為了防止可能產生聚集靜電荷而對用電設備等所進行的接地，叫做防靜電接地；為了實現屏蔽作用而進行的接地，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備間、配線間放置的應用設備接地系統一并考慮。

1　電纜接地

在建筑物入口區，高層建筑物的每個樓層配線間，以及每個二級交接間都應設置接地裝置，并且建筑物的入口區的接地裝置必須位于保護器處或盡量接近保護器。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。建筑物引入電纜的屏蔽層必須焊接到建筑物入口區的接地裝置上。各配線間或二級交接間的接地線應用一根多股銅芯接地母線焊起來，再接到接地體。接地用線應盡可能位于建筑物的中心部位。面積比較大的配線間、設備間放置的應用設備又比較多，接地線這應采取格柵方式，盡可能使配線間或設備間內等電位。非屏蔽干線電纜應放在金屬線槽或金屬管內。金屬線槽（管）接頭應連接牢固，保持電氣連通，所經過的配線間用6 mm2辮式銅帶連接到接地裝置上。接地電阻值應根據應用系統的設備接地要求來定。通常，電阻值不宜大于1Ω。當綜合布線連接的應用設備或鄰近有強電磁場干擾，而對接地電阻提出更高的要求時，應取其中的最小值作為設計依據。

2　配線架（柜）接地

每個樓層配線架接地端子應當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。每個樓層配線架（柜）應該并聯連接到接地極上，不應串聯。如果應用系統內有多個不同的接地裝置，這些接地極應該相互連接，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，接地導線用直徑為4 mm的外包絕緣套的多股銅線纜。若距接地體超過30 m時，接地電纜的直徑應按有關規定選取。配線間中的每個配線架（柜）均要可靠地接到配線架（柜）的接地排上，其接地導線應大于2.5 mm2，接地電阻要小于1Ω。

4　弱電專用接地系統組成

4.1接地線

地線網由矩形銅（40×4）排連接成。走線方向按大樓的布線系統。各需要防靜電干擾的儀器設備通過銅芯導線與網可靠的連接，使整個系統形成一個獨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，為了增加其導電性、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）數量3根。

②垂直做水平或耙形埋設。

③角鋼間距為2.5～3 m。

④埋設深度≥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若做鑼釘連接需牢固可靠，接點作防腐處理。

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

4.3防靜電、抗干擾接地方案

①在建筑結構四周設置四個接地體。

②在每個接地體與地網線相連處設置一個檢測點。

③四個接地體與地線網可靠連接，使整個接地系統連成一個系統網。

4.4抗干擾地線

抗干擾地線是設備系統的低電平信號，同時為了安全起見，需設置一條安全地線，以防外殼感應電對人體的傷害，但要注意其接線方法：

①內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抗干擾信號地、包括屏蔽線須單獨與接地體相連。

5　 弱電接地系統建議采用聯合接地

現代的城市建筑物都是鋼筋混凝土或金屬結構，只要將建筑物的基礎、柱、梁內的鋼筋通過焊接或綁扎，就能形成多個閉合的電氣通路；由于建筑結構中的鋼筋或金屬件很多，彼此又非常接近，因此形成一個完善的法拉第籠，在這個籠內的電氣線路和設備不會因外界的雷電流而造成危險的電位。當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時，擊電流經過建筑物外圍柱內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。當沖擊電流流向建筑物中心時，被由屏幕在閉合金屬導電框架中產生的感應電流所抑制，電氣屏幕所產生的感應電壓降將伴生一個圍繞整個建筑物的磁場，這個磁場包圍著建筑物內部的其他垂直導體，并在每個柱子的頂部和底部感應出等量的電壓，因此電氣屏幕上任何一個垂直導體與建筑物內部的垂直導體的電位差很小，不會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；而現代城市建筑本身在建筑設計時就是設計的這樣一個安全的法拉第籠。

為了防止雷電反擊，所以與防雷接地網進行多點連接，為了減少干擾，盡可能消除各接地點間的電位差，應做到以下幾點：

①電源設備的中性線要用絕緣線，不應與其他金屬設備接觸；

②弱電設備接地環采用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體；

④防雷接地環與弱電設備接地環多點連接，使電子設備在雷擊時處于等電位，同時可以減少跨步電壓和接觸電壓；

⑤屏蔽線對電纜和同軸電纜的屏蔽層都采用兩端接地。

6　設備接地

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

①金屬構件：將防護區域內所有金屬構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，并使系統結構趨于防護的優化。

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防護必須考慮使用放電能力強的防雷器，因為在此產生的雷電流較強。在通過單獨供電時由于布線與接閃鐵塔可能平行，由此而耦合進的能量只要用過電壓保護器對地進行限壓即可。

③末端信號傳輸、控制、處理設備：設備防感應雷、防浪涌保護系統是圍繞著以設備為保護目標的一種安全防范措施，它對系統的安全、穩定運行起著至關重要的作用。防雷僅為抗浪涌保護功能中的一小部分，絕大部分的工作在于防止大樓整體供電系統中的多種浪涌現象、高頻現象、非諧波現象的產生和緩解以上現象對設備的干擾，通過地線系統釋放多余的不符合運行標準的殘余電流、電壓、頻率。在進入機房的市電配線柜里安裝雷電浪涌保護器，對機房所有用電設備予與第一級防雷防浪涌保護，在機房區UPS電源處安裝雷電浪涌保護器予以二級防浪涌保護，并建議對幾臺最重要的弱電設備以予三級防浪涌保護。

④前端信號采集設備：在室內監控機房的視頻線進線端安裝信號避雷器；在室內監控機房的控制線進線端安裝信號避雷器；在室外不帶云臺攝像機處安裝組合信號避雷器；在室外帶云臺攝像機處安裝組合信號避雷器；在室內有線電視信號線進線處安裝信號避雷器；在室內網絡信號線進線處安裝信號避雷器；在消控系統集中報警控制器輸出端和區域報警控制器輸入端分別安裝信號避雷器。

⑤電源防護：在機房弱電配電輸出端安裝電源避雷器；在機房UPS輸入端安裝電源避雷器；在機房弱電井道處安裝電源避雷器；在電梯機房電源進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］. 城市建設理論研究（電子版），2013（10）.

龍元建設股份有限公司 江蘇蘇州 215011

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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