智能建筑通信網絡系統工程接地與防雷技術

孫 偉

（中鐵電氣化局集團第一工程有限公司，河北 保定 071000）

0 引 言

智能建筑建立于用戶需求之上，建筑結構、系統及服務全部按用戶需求整合優化而來，整體環境優良，其中還包含設備自動化系統、安保監控系統、消防系統以及火災報警系統等，涉及各個專業，結構復雜。但目前智能建筑弱電系統中地下電流的接入復雜，使得接地和防雷工作出現疏漏，從而給建筑造成一定的安全隱患。

1 接地裝置與防雷裝置

接地裝置主要是為了保證各種電氣設備的正常工作，促進安全防護。接地裝置由接地板、接地母線、接地引下線及構架接地組成。引下線常采用明敷的方式通過設置專用的金屬線沿外墻敷設，有的需要利用金屬煙囪和金屬爬梯等，有的也需要利用建筑物內部的金屬鋼筋。無論采用何種敷設方式，均要滿足一定的熱穩定性及機械強度要求。通過固定的支點進行固定，支點之間要保持1.5～2 m的距離，距離地面較近的位置處要將引下線穿入鋼管中，保護其免受侵蝕，在距離地面1.5～1.8 m的位置要設置斷接卡以便測量。

接地器不僅含接地裝置還包含其周邊土壤或混凝土，具體作用是將接地裝置中接收到的雷電流導入到大地，一般采用垂直接地極、水平接地極、基礎接地極和延長接地極作為接地裝置使用。垂直接地極主要是適用于易燃易爆的化學物品中，在使用時將2.5 m以上的三角鋼、圓鐵銹及鋼管等各種型材做成垂直形狀打入泥土，在埋設之前要預先對接地體進行防腐處理，如涂刷防腐劑。

2 智能建筑接地系統分析

2.1 TN系統

TN系統具體分為TN-C系統和TN-S系統。其中，TN-C系統為三相四線系統，將中性線N與保護接地線合二為一，通稱PEN線，對于故障靈敏度高，線路兼具經濟與簡便的特點，但僅適用于三相負荷較為平衡的場所。TN-S系統為三相五線系統，該系統的金屬外殼通常與專用的保護零線直接相連，保護零線皮沒有其他用處，進行單獨的敷設。中性線和接地線僅在變壓器中性點共同接地，此外沒有電氣連接。中性線帶電而接地線不帶電，具備安全可靠的基準電位，因此常用于智能建筑中[1-3]。

2.2 TT系統

TT系統為三相四線接地系統，中性線N與接地PE間沒有任何電氣連接，保護和接地靈敏度低。由于在智能化建筑中使用的電子設備很多，而且獨立式接地很難實現，因此這種系統一般不適合應用于智能化建筑。

2.3 IT系統

IT系統是根據國際標準IEC 60364進行區分的3種不同接地系統中的一種。I和T分別表示電源端與地的關系以及電氣裝置中外露的可導電部分與地的關系。該接地系統中的一個變壓器中性點不接地或者通過一個高阻抗接地，發生單項故障時，在不用切斷故障線路的前提下也能保證設備運轉，但由于三相三線系統中缺乏中性線N，因此不適于廣泛應用于大量單項設備智能化建筑中。結合工程實際以及上述分析可知，在智能建筑中接地系統常用TN-S系統。

3 智能建筑通信網絡系統工程接地形式

當前通信網絡普遍使用計算機技術，電子設備眾多，雖然提高了建筑整體性能，但設備抗干擾能力差，電子設備絕緣水平較低，在面對雷電形成的幾萬伏高壓面前，僅依靠集成電路芯片自有的十幾伏絕緣水平遠遠不夠，因此很容易受到電磁干擾。地中電流錯綜復雜，相互影響，對智能建筑中的接地技術提出了更高要求[4]。接地處理要根據樓層、設備分布以及引下線位置等綜合考慮，具體如圖1所示。

圖1 接地表示圖

所謂保護接地，即對正常運行的設備利用設備的金屬外殼與大地直接連接，防止用戶使用設備時觸電，起到保護作用。防雷接地是指通過防雷基地的建設將雷電中產生的電流引入大地，采用系統化的防雷結構來達到保護建筑物和人身安全的效果。當智能建筑的地基不是由承臺面和地基端的鋼筋直接相連時，需在地基設計階段設置節點平面圖，要求承臺面的鋼筋在與地基面連接時采用40 ㎜×4 ㎜的鍍鋅扁鋼，以此來保證自然接地體的形成。

屏蔽接地的方式需要將電磁兼容的設計運用于智能建筑中，進而保護電子設備和建筑布線[5]。最后一種直流接地方式運用了多點接地的技巧，這種方式的穩定性極高。為了避免雷電對智能建筑的損害，在進行接地布線時必須要做到全線接入，引入時采用部分埋地的方式，確保電纜的長度符合標準。在安裝避雷針時要將其準確放置在架空的線路中以及電纜連接處，接地時要將避雷針和絕緣子的鐵腳連在一起，測試沖擊接地電阻使其在10 Ω以下。具體以配電線路為例進行介紹。

（1）配電管線。配電線路中由于電壓等級不同，要求的具體措施也存在很多差異。以10 kV絕緣線路為例，在電力系統的架空層絕緣線路中進行防雷技術分析時要注意以下4點。一是控制成本，二是線路內部需提升絕緣子的耐壓水平，三是避雷器設置要合理，四是適當延長閃爍路徑。（2）接地技術在電纜線路中的運用。電壓在高壓電纜（110 kV以上）中出現于金屬護套的接地端或者是交叉位置，電壓較強時容易把絕緣保護層擊穿，因此要安裝保護器并在兩端形成互聯接地。（3）架設避雷線路時要避開35 kV線路，盡量設置于雷電多發區。

4 智能建筑通信網絡系統工程防雷技術分析

防雷工程需要考慮外部防雷和內部防雷，具體防雷技術如圖2所示。

智能建筑中遇到雷電侵入的情況有直擊雷或感應雷兩種，直接接收直擊雷的概率較小，但如果受到感應雷的影響，則會通過電源線、信號線或者接體直接侵入建筑物的設備內部，造成設備損壞[6-10]。

建筑防雷具有以下6種功能。一是接閃功能。該功能充分利用了外部和內部防雷裝置，從兩方面保護建筑，達到不論接閃器效果如何，建筑內部均不會受到損害的效果。二是分流功能。引下線的數量直接決定了分流功能的效果，當引下線的數量多時會減小雷電流的感應范圍。引下線的設置要遵循規范，嚴格把控引下線的長度距離。三是均衡電位功能。當建筑內部各個鋼構件、金屬設備以及管線都處于一個電位時，即使會有電流侵入也不會對建筑物內的人造成危害。四是屏蔽功能。這種功能實現是為了更好地保護建筑內的各種設備。五是接地效果。建筑防雷要配合良好的接地才能更好的保護建筑。六是合理布線。防雷設計中重要的步驟就是要合理布線。建筑內的照明、電話電視、動力設備以及微機設備等都面臨大量的管線，防雷系統要綜合考慮管線的布局，做到合理布線。

安裝接閃器最重要的步驟是必須將接閃器通過接地導線引下來與接地設備進行相互連接。其中引下線一般采用橢圓形或者是扁鋼材質，用以滿足其對環境的抗腐蝕和熱穩定性的工藝需要。安裝接閃器首先要準備相應的工具和設備，之后進行地下裝置及接地引線的安裝。由于接閃器是防雷系統中頂層裝置，故需要在地下裝置及接地引線安裝完成后進行。接下來要將避雷針插入接閃器，在接地裝置中找到安裝接閃器的接口并將其連接，安裝完成后仔細檢查接口的穩固程度以及連接是否正確，確認無誤后即實現了對接閃器的安裝。

5 智能建筑系統防雷接地檢測內容

在對于智能化建筑物的防雷接地設備進行檢測時，需要先充分掌握和了解建筑物的主體和接地信息，同時要把握相應檢測規范。一般而言，智能化系統的防雷及接地系統應引接相應規范驗收合格的建筑物共用接地裝置。采用建筑物金屬體作為接地裝置時，接地電阻不大于1 Ω，對于智能化系統的單獨接地裝置檢測時，接地電阻應按照設備要求的最小值確定。接地系統必須保證建筑物內各智能化系統的正常運行，并且要保證人身與設備安全。

智能建筑系統防雷接地檢測分為5個部分的內容。一是對等電位連接和共用接地系統的檢測。此項檢測的內容主要包括接地裝置的使用情況、接地裝置和等電位連接導體的方式、接地干線的鋪設情況、金屬管道和接地線直接采用的連接方式以及接地干線的規格等。二是對智能化系統屏蔽接地的檢測。此項檢測的內容主要包括智能化系統所采用的屏蔽方法、屏蔽接地和布線的使用情況、在建筑物中所采用的線纜規格以及線纖的種類等。三是對智能化系統的限壓保護裝置的檢測。此項檢測的內容主要包括保護器的規格和材質、保護器是否適配、連接保護器的方式、連接保護器的導線規格、保護器的安裝位置以及接地線的安裝方式等。四是對智能化系統的綜合布線的檢測。此項檢測的內容主要包括電源線纜使用的規格、信號線纜使用的規格以及連接的設備選擇、連接設備的型號等。五是安裝防雷儀器。在安裝防雷儀器時要利用配電箱，通過在配電箱內設置電壓保護器和鋼管對電氣設備進行防護。保護器要安裝于建筑內部的各項線路中，降低雷電流的感應范圍，保護設備。

6 結 論

研究智能建筑通信網絡系統工程中接地與防雷技術具有重要意義。智能建筑通信網絡系統工程中接地與防雷技術相輔相成、相互作用，只關注防雷而忽略接地的重要性會導致在放電的過程中速度變緩，無法迅速泄流。因此，要在智能建筑中科學合理地利用接地技術和防雷技術，從而更好地保障設備的運行，提升建筑的可靠性和安全性。