智能化大厦综合布线系统的防雷与接地

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综合布线系统（

PDS

）系统的接地要求


(1)

智能大厦

PDS

系统接地的目的智能大厦的接地，其主要目的有：


①

保护工作人员和维护人员及设备的使用者，防止危险电压的安全保护；


②

保证通信设备的安全，防止危险电压的保护；


③

限制通信系统中的串话电流

(

如市话交换机

)

、噪声和电磁干扰电流，使其低于某一个

(

规定

)

数值，以保证通信系统的正常工作；


④

防止整流器产生的高频电流和交流工频电流影响通信；


⑤

提供人地通道，保护通信局

(

站

)

的安全。


(2)

信息系统接地的分类


针对上述目的，在

20

世纪

90

年代以前由于通信局

(

站

)

接地一般采用分散接地，接地方式有：


①

直流工作地；


②

交流工作地；


③

保护地

(

交、直流保护地；防雷接地

)

；


④

防止电磁干扰和屏蔽接地；


⑤

信号接地

(

电路接地，即工作接地

)

。


在

90

年代以后，原邮电部标准

YDJ26-89

《通信局

(

站

)

接地设计暂行技术规定》

(

综合楼部分

)

将局

(

站

)

的接地分为：


①

工作地；


②

保护地

(

含屏蔽地

)

；


③

建筑物的防雷接地。


这三种地在标准中规定共同合用一组接地体，即通信局

(

站

)

的联合接地方式。


(3)

智能大厦建筑物的混凝土钢筋基础为

PDS

系统提供一个良好的地网。国家标准

GB50057-94

《建筑物防雷设计规范》要求建筑物的接地一般都采用其钢筋混凝土基础作为地网，因为建筑物钢筋混凝土基础埋地较深，与大地的接触面积大，在相同的土质条件下，用其基础作接地体比一般人工接地所得的电阻低得多。另外，基础钢筋埋设在混凝土中，作为接地体的钢筋不会受到外力的损伤和破坏，不需要维护，使用期限长，接地电阻稳定，对于通信局

(

站

)

这种接地方法是相当有效的。同样，利用办公大楼、高层建筑的基础作为智能大厦

PDS

系统的接地是可行的；





(4)

网型、星型和星型一网状混合型接地的特点


①

网状分配接地如图

1

所示。网状分配接地减少了不同设备接地之间的电位差，通信系统可以从不同的方位就近接地。另外，这种网状分配接地由于相互之间没有一个严格的绝缘要求，对建筑物内的金属构件包括可能被连接的混凝土的钢筋，以及电缆支架、槽架无需专门做绝缘处理，因此，实施施工较为容易；


②

星型分配接地如图

2

所示。提出星型分配接地主要解决了通信系统的干扰问题，因为这种分配接地的方式减少了环流电流的干扰，使得干扰电流不能形成回路。星型分配接地的实施方案，一般由若干个主干地线分别由公共接地汇流排引出，每个主干地线

(120mm2)

再分几路分支地线，每个分支地线

(50imm2)

接到

n

个大列地线，每根大列地线分别接到列内各个机架；


③

星型一网状混合型接地如图

3

所示。星型一网状混合型接地对设备的一部分接地采用网状布置，而另一部分对交流和杂音较为敏感的设备的接地采用星型布置；


④

PDS

系统及网络设备的接地。

PDS

系统的地线系统是典型的星型分配接地的衍生物树枝型分配接地，只需从公共接地汇流排引出一根垂直的主干地线到各子系统室的分接地汇流排，再由分接地汇流排分若干路引至列架和机架，互相之间没有回路。因此，不会通过地线网络对其它电路产生影响。


另外，接至列架和机架的接地线，其目的是为列架和机架中的各类网络设备提供接地通路，

因此，机架中所有设备均应与其保持良好的电气连接，即所有网络设备的外壳接地线应通过该点接地。






(5)

从电磁兼容的角度谈屏蔽接地和信号接地。星型网络实际上也被称为

“

一点接地

”

网络，其各个分支点之间没有闭合回路，从而防止了相互之间的传导耦合干扰，由于它们仅在

“

一点

”

相互连接，由此获得基准

“

零电位

”

。从信号接地系统来讲，应分别连在这个

“

基准点

”

，其

“

基准点

”

可设在智能大厦内或设施的任何位置，国外的做法一般是采用将该点接至

“

大地

”

的接地电极上，认为在这一点的电位接近于

“

大地

”

的零电位。


从雷电保护和电力故障保护来讲，将防雷保护地线和交流保护地接至

“

大地

”

接地电极上是有意义的，这样可以避免雷电流和电力故障影响其它系统的正常工作，并能迅速安全地通过接地电极流人地下，就近散流。但

“

一点接地

”

在智能大厦中作为接地网络有其致命的缺点，因为要用很长的接地连接线，而对于信号接地系统，较长的接地连接线在低频时对信号影响不大，高频时又有很多问题：


①

高频时网络将变为高阻抗；


②

高频时各路地线之间将会出现由分布电容形成的电容耦合；


③

高频时长导线将变为等效天线。


由于

“

一点接地线

”

网络只有在低频时才是低阻抗，当频率升高时由于导线电感的作用而变为高阻抗。从电磁兼容的角度考虑频率的划分是依照

1MHz

为高频、低频的分界频率。


一般认为，以

1MHz

为低频与高频的分界频率是恰当的，在信号频率为

1MHz

以下时，用

“

一点接地

”

系统

(

在自然空间

1MHz

的波长为

300m

，为了消除接地连线成为等效天线的概率、减少长导线相互间的电感耦合，其长度不超过波长的十分之一，即

λ

／

10

。对于

MHz

的波长来讲

λ

／

10

就是

30m

)

，信号频率为

1MHz

以上时，则采用多点接地系统

(

同样在高频时，屏蔽体一端接地是无效的，因为屏蔽体

(

线

)

对地有分布电容的耦合，所以实际上等效于多点接地，因此，高频时电缆的屏蔽层必须两端接地才能有好的屏蔽效果

)

。


(6)SPD

的连接线、接地线的要求。电源

SPD

的连接线及接地线截面积应符合下表的要求，数据线

SPD

以及其他类型

SPD

的接地线截面积应不小于

2

．

5mm

2

，连接线及接地线材料为多股铜线。


模块电源

SPD

的接线端子与相线和零线之间的连接线长度应小于

0

．

5m

，其接地线的长度应小于

1m

，且应就近接地。

SPD

箱的接线端子与相线和零线之间的连接线长度可根据实际情况适当加长，避雷箱连接线加长后，其截面积应适当增大。避雷箱接地线的长度应小于

1m

，连接线宜采用凯文接线方式就近接地。


(7)

雷电过电压保护

SPD

对接地电阻的要求。智能大厦的联合接地地网的接地电阻值已满足

SPD

接地的需要，因此，对在使用的

SPD

接地电阻值不做严格要求，设计时仅需将使用的各类

SPD

的接地端子就近接地。


3

结束语


智能大厦内部的计算机网络系统包含了

ATM(

异步

)

交换机、传输设备、监控及网络设备、控制终端、电源、无线等子系统。各子系统之间的内部连接线路纵横交错，其网络接口对雷电较为敏感的电路又是防雷电侵入的薄弱环节，大楼雷电电磁场的分布直接影响到具有敏感元器件的计算机及控制终端的布局。在设计规划时，对大楼内网络设备的安装位置应避开雷电涌集中的雷电流分布通道，力求安装在建筑物的中部位置，即雷电电磁场最小的室内中央位置，并且网络设备避免直接使用大楼的外墙体的电源插孔。


另外，智能大厦

PDS

系统的雷电过电压保护建立在大楼的接地系统共用一个接地网，即联合接地的基础上，采用

SPD(

正确选用各类

SPD)

对侵人大楼内计算机、控制终端及网络数据线、信号线、传输设备、遥控、监控系统及无线系统天馈线的雷电过电压进行抑制，并对智能大厦出入缆线采取屏蔽、接地等措施，可有效减少雷电对信号及网络系统的侵害。虽然智能大厦

PDS

系统雷电过电压保护是防雷要素中极为重要的因素之一，但由于如何减少雷害确是一个整体的、全面的防雷问题，因此只有将防雷问题从各个方面加以解决，按照联合接地均压等电位的理论、避雷针的保护半径、浪涌电流就近疏导分流、内线缆的屏蔽接地和通信电源及信号线的雷电过电压多级保护的原则，正确选择雷电过电压保护器件和防雷方案

(

根据年雷暴日、海拔高度、环境因素做出选择和考虑

)

，进行整体的、综合的雷电防护，才能有效减少雷害。

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