智能建筑物电子设备的防雷保护
2005/7/20 15:46:38
江苏鼎级博力特科技发展有限公司 供稿
智能建筑内包含有大量的电子设备与计算机系统，这些电子设备与计算机系统通常属于耐电压等级低，防干扰要求高的弱电设备，最怕受到雷击。普通建筑物防雷保护的避雷装置将雷电流通过引下线入地，在引下线附近空间产生了强大的电磁场变化，此时会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此普通建筑物防雷系统不但不能保护这些电子设备与计算机系统，反而可能会引入雷电。
雷电波入侵智能建筑的形式有两种，一种是直击雷，另一种是感应雷。一般来说，直击雷击中智能楼宇内的电子设备的可能性很小。感应雷即是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压，过电流形成雷击。感应雷入侵电子设备及计算机系统主要有以下三条途径：（1）雷电的地电位反击电压通过接地体入侵。（2）由交流供电电源线路入侵。（3）由通信信号线路入侵。不管理通过哪种形式，哪种途径入侵，都会使电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏或严重干扰。
智能大厦一般应建立综合接地系统，接地电阻不大于1Ω。在楼顶设计由避雷带，避雷针或混合组成的接闪器，利用钢柱或立柱内钢筋作为防雷引下线，并与建筑物基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架连接起来，形成闭合良好的法拉第笼，建筑内竖向金属管道应每三层与圈梁的均压环相连，均压环应与防雷装置专设引下线相连。当建筑物超过30m高时，应将30m及墙上的栏杆，金属门窗等较大金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接。智能大厦内各种交流、直流设备众多，线路纵横交错，应将建筑物内的交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，形成一个等电位体，避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生的原因。
为了避免雷电由交流供电电源线路入侵，可在大厦的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器一级保护，在低压柜内安装阀门式防雷装置作为第二级保护，以防止雷电侵入大厦的配电系统。为谨慎起见，可在大厦各层的供电配电箱中安装电源避雷器三级保护，并将配电箱的金属外壳与大厦的地系统可靠连接。
智能大厦的通信线路多由综合布线系统担当。综合布线系统由六个子系统组成：
（1）建筑群子系统：由连接两个及以上建筑物之间的缆线和配电设备组成。若采用光缆作为建筑物间网络连接介质，不需要安装避雷器，甚至可以架空铺设。若采用双绞线，则必须穿管埋地敷设。进入建筑后，采用双绞线敷设时，导线必须敷设在弱电金属桥架或金属管道内。金属桥架和金属管道与综合接地系统良好连接，充当导线的屏蔽层，不能与强电导线共用强电金属桥架或强电金属管道。
（2）设备间子系统：由进线设备，程控交换机、计算机等各种主机设备及其配线设备组成。它是布线系统最主要的管理区域，通常分为语音管理和数字管理两部分。子系统连接大楼外的各种线路，经与垂直干线子系统跳接后，连通各语音管理子系统，为防雷电破坏应安装防雷器作为通信线路的防雷措施。数据设备管理子系统即是计算机网络核心设备，是采用大对数双绞电缆作为传输主干缆。需要在机柜中安装计算机网络防雷器。作为计算机网络的第一级防雷措施。若采用光缆作为计算机网络主干线。则避免了雷电影响，是最好的防雷措施。
（3）管理子系统：设置在各层配线间，由配线设备，输入/输出设备等组成。管理子系统也分为数据和语音两部分。语音部分采用BIX安装架固定在墙面上。由接线板，绕线环等组成，需要安装信号避雷器作为通信线路的第二级防雷措施。数据部分双绞线作为垂直主干线，也需要在机柜中安装信号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所产生的感应雷。
（4）垂直干线子系统：由设备间的配线设备和跳线设备以及设备间至各楼层配线间的连接电缆组成。分为语音主干线和数 据主干线两部分。语音主干线按照程控交换机和电信系统的标准和做法，采用屏蔽大对数双绞电缆，因为管理区子系统安装了信号避雷器，所以这部分一般不需要再装防雷设备。数据主干线如采用大对数双绞电缆作为数据传输主干线，因为已在管理区子系统安 装了信号避雷器，所以一般也不需要在这部分再安装防雷设备。如采用光缆作为计算机网络主干线，则绝对避免了由于引下线泄放 雷电流而形成的电磁场突变产生的感应雷，是最好的防雷措施。
（5）水平干线子系统：由连接管理子系统至工作区子系统的水平布线及信息插座组成。数据点和语音点均采用双绞线敷设 在金属桥架和金属管道内。由于金属桥架和金属管道与综合接地系统相连，形成了信号线路的屏蔽层。并且在管理子系统中，已设备防雷保护装置，所以在水平干线子系统中不必再加装防雷装置。
（6）工作区子系统：由连接在信息插座上的各种设备组成。连接计算机网络的数据点由于在管理子系统中已采取了防雷措施，所以在工作区子系统一般不需要加装防雷器，若需要利用调制解调器通过语音点连接计算机，由于语音线路与外线连接，则有必要安装信号避雷器。
计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。
广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般为惰性气体火花间隙放电器，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。
局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。
无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。
综上所述，智能建筑物电子设备的防雷保护包括：配电系统防雷、计算机外设防雷、通讯系统防雷、防雷接地及均压等电位等。
雷电波入侵智能建筑的形式有两种，一种是直击雷，另一种是感应雷。一般来说，直击雷击中智能楼宇内的电子设备的可能性很小。感应雷即是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压，过电流形成雷击。感应雷入侵电子设备及计算机系统主要有以下三条途径：（1）雷电的地电位反击电压通过接地体入侵。（2）由交流供电电源线路入侵。（3）由通信信号线路入侵。不管理通过哪种形式，哪种途径入侵，都会使电子设备及计算机系统受到不同程度的损坏或严重干扰。
智能大厦一般应建立综合接地系统，接地电阻不大于1Ω。在楼顶设计由避雷带，避雷针或混合组成的接闪器，利用钢柱或立柱内钢筋作为防雷引下线，并与建筑物基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架连接起来，形成闭合良好的法拉第笼，建筑内竖向金属管道应每三层与圈梁的均压环相连，均压环应与防雷装置专设引下线相连。当建筑物超过30m高时，应将30m及墙上的栏杆，金属门窗等较大金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接。智能大厦内各种交流、直流设备众多，线路纵横交错，应将建筑物内的交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，形成一个等电位体，避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生的原因。
为了避免雷电由交流供电电源线路入侵，可在大厦的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器一级保护，在低压柜内安装阀门式防雷装置作为第二级保护，以防止雷电侵入大厦的配电系统。为谨慎起见，可在大厦各层的供电配电箱中安装电源避雷器三级保护，并将配电箱的金属外壳与大厦的地系统可靠连接。
智能大厦的通信线路多由综合布线系统担当。综合布线系统由六个子系统组成：
（1）建筑群子系统：由连接两个及以上建筑物之间的缆线和配电设备组成。若采用光缆作为建筑物间网络连接介质，不需要安装避雷器，甚至可以架空铺设。若采用双绞线，则必须穿管埋地敷设。进入建筑后，采用双绞线敷设时，导线必须敷设在弱电金属桥架或金属管道内。金属桥架和金属管道与综合接地系统良好连接，充当导线的屏蔽层，不能与强电导线共用强电金属桥架或强电金属管道。
（2）设备间子系统：由进线设备，程控交换机、计算机等各种主机设备及其配线设备组成。它是布线系统最主要的管理区域，通常分为语音管理和数字管理两部分。子系统连接大楼外的各种线路，经与垂直干线子系统跳接后，连通各语音管理子系统，为防雷电破坏应安装防雷器作为通信线路的防雷措施。数据设备管理子系统即是计算机网络核心设备，是采用大对数双绞电缆作为传输主干缆。需要在机柜中安装计算机网络防雷器。作为计算机网络的第一级防雷措施。若采用光缆作为计算机网络主干线。则避免了雷电影响，是最好的防雷措施。
（3）管理子系统：设置在各层配线间，由配线设备，输入/输出设备等组成。管理子系统也分为数据和语音两部分。语音部分采用BIX安装架固定在墙面上。由接线板，绕线环等组成，需要安装信号避雷器作为通信线路的第二级防雷措施。数据部分双绞线作为垂直主干线，也需要在机柜中安装信号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所产生的感应雷。
（4）垂直干线子系统：由设备间的配线设备和跳线设备以及设备间至各楼层配线间的连接电缆组成。分为语音主干线和数 据主干线两部分。语音主干线按照程控交换机和电信系统的标准和做法，采用屏蔽大对数双绞电缆，因为管理区子系统安装了信号避雷器，所以这部分一般不需要再装防雷设备。数据主干线如采用大对数双绞电缆作为数据传输主干线，因为已在管理区子系统安 装了信号避雷器，所以一般也不需要在这部分再安装防雷设备。如采用光缆作为计算机网络主干线，则绝对避免了由于引下线泄放 雷电流而形成的电磁场突变产生的感应雷，是最好的防雷措施。
（5）水平干线子系统：由连接管理子系统至工作区子系统的水平布线及信息插座组成。数据点和语音点均采用双绞线敷设 在金属桥架和金属管道内。由于金属桥架和金属管道与综合接地系统相连，形成了信号线路的屏蔽层。并且在管理子系统中，已设备防雷保护装置，所以在水平干线子系统中不必再加装防雷装置。
（6）工作区子系统：由连接在信息插座上的各种设备组成。连接计算机网络的数据点由于在管理子系统中已采取了防雷措施，所以在工作区子系统一般不需要加装防雷器，若需要利用调制解调器通过语音点连接计算机，由于语音线路与外线连接，则有必要安装信号避雷器。
计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。
广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般为惰性气体火花间隙放电器，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。
局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。
无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。
综上所述，智能建筑物电子设备的防雷保护包括：配电系统防雷、计算机外设防雷、通讯系统防雷、防雷接地及均压等电位等。
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