分析智能建筑中弱电系统的防雷接地

戴火云 刘能 鹿麟

摘要：现代智能建筑中弱电设备遭受雷击损坏是当前城市主要的雷击经济损失事件，加强现代智能建筑弱电系统防雷建设至关重要。本文着重对弱电系统防雷接地进行分析，供智能建筑物防雷工程设计施工参考。

关键词：智能建筑；弱电设备；防雷接地；联合接地

引言

随着城市建设规模的快速发展，城市高层智能建筑越来越多，现代智能建筑具有完善的计算机网络、通信网络、办公楼宇自动化及有线电视闭合线路、消防等弱电系统，这些弱电系统防过电压能力较差，遭受雷击概率较高，一旦受到雷击危害，雷电波就会沿进入建筑的金属线路、管道等分流入侵，或者是雷电感应电流经金属线路进入建筑室内致使电磁脉冲损坏建筑内微电子设备，因此加强现代智能建筑弱电系统防雷建设至关重要。

1 佛山市雷电灾害特征

佛山市位于广东省中南部，地处珠江三角洲腹地，境内西北部北靠大陆，东南部濒临海洋，南、北形成巨大的气压差异，夏半年多来自海洋的暖湿偏南风，冬半年常受内陆北方南下的干冷偏北风影响，具有明显的季风气候特点，受特殊的地形和气候影响，佛山市夏季温度高湿度大，极易出现强雷暴天气，属雷电多发区，年平均雷暴日数为75.7d，最多年份高达114d，雷暴一年四季均可出现，最早年份出现在1月4日，集中出现在5～9月，以6～8月最多。雷电灾害严重威胁人民群众生命财产安全和社会经济发展，据统计，1996～2003年期间，佛山市年平均雷电灾害事故高达100宗以上，直接经济损失达475万元，人员伤亡10人，仅2004年因雷电感应造成的雷击事故就达161起，造成一批电脑网络等弱电设备受损。随着社会信息化技术的普及，严重的雷击经济损失事件多发生在城市中雷电对计算机弱电设备、自动化系统的损坏，尤其是现代智能建筑弱电设备多，但雷电防护措施跟不上，一旦遭受雷击造成的损失将是不可估量的，且雷击电磁脉冲的危害呈逐年上升趋势。

2 智能建筑物防雷接地要求

防雷接地體是埋入土壤或混凝土基础中应与分散泄流雷电流的导体，连接引下线断接卡或换线处于与接地体之间的导体为接地线，防雷接地体和接地线统称为防雷接地装置。当接地电阻越低时电流就越容易流动，而且综合布线的接地应尽量减少可造成干扰的电位变动，因此，防雷接地电阻越低越好。在进行智能建筑微电子设备防雷接地时应做到：

①电源线路和信号线路、高电平电路和低电平电路不能使用共地回路；

②灵敏电路接地应各自屏蔽或隔离，防止回流或静电感应造成干扰；

③距离接地体30m以内，用采用直径为4mm的外包绝缘套的多股铜线缆接地导线；

④每个配线间之间的配线架（柜）均应该可靠连接到配线架（柜）接地排上，接地导线需>2.5mm?，接地电阻<1Ω。

3 弱电专用接地系统

①接地线。采用40×4的矩形铜排连呈地线网，按照建筑物布线系统进行走线，一些仪器设备需要防静电干扰时应通过铜芯导线与地线网可靠连接，保证整个系统处于独立的防静电抗干扰体系中。

②接地体。接地体应采用3根长度为2.5m的45×45镀锌角钢，垂直作水平或耙形埋设，埋设深度应≥0.6m，并保证角钢之间间距为2.5～3m。垂直接地体应采用镀锌扁钢，经焊接后连成一体，接地体引出线与地线网采用螺钉作牢固可靠连接，每个接点处都应进行防腐处理；而且，还要利用盐、水、石灰、木碳酸及金属屑等材料按比例调制后对接地体封环境进行浇灌作降阻处理，以增加接地体导电性。

③防静电抗干扰接地。建筑物四周应设置4个接地体，分别与地线网进行可靠连接，使接地体与地线网形成一个接地系统网，而且每个接地体与地网线连接处要设置一个检测点。

④抗干扰地线。设备系统的低电平信号应设置一条安全地线，避免其外壳感应电对建筑物内人员造成伤害，抗干扰地线接线方法为：一是内壳与外壳之间采用技术件连接，然后将外壳通过金属件与接地体可靠连接，所用金属件必须结实耐用；二是抗干扰信号地及屏蔽线应单独与阶梯第连接。

4 弱电设备防雷接地技术

4.1 电缆线

在高层建筑物入口区及每个楼层的配线间和每个二级交接间都应设置接地装置。其中入口区接地装置要设计安装在保护器处或尽量接近于保护器，干线电缆屏蔽层应采用4mm?的多股铜线，建筑物引入电缆的屏蔽层需焊接到建筑物入口区接地装置上，而且屏蔽层还应焊接到干线经过的配线间或二级交换间的接地装置上，且必须保证电缆屏蔽层连续。每个楼层的配线间和二级交接间接地线应采用一根多股铜芯接地母线焊接，然后连接到接地体上，对于面积较大的配线间和设备间，由于其内放置的弱电设备较多，为使配线间或设备间内达到等电位，接地线需采用割栅方式，未作屏蔽的电缆要穿敷金属管或置于金属线槽内，金属线槽（管）接头处要牢固连接，经过配线间时可用6mm?辫式铜带与接地装置相连，保持电气连通。根据应用系统设备接地要求，接地电阻值应≤1Ω，如果综合布线连接的应用设备或受临近强电磁场干扰时，接地电阻应取其中最小值。

4.2 配线柜（架）接地

现代智能建筑物多为高层建筑，每个楼层配线架接地端均应可靠连接至配线间的接地装置上，从楼层配线架应并联到接地极上，与接地极接地导线之间的直流电阻需≤1Ω，且保持持续连通。当应用系统内存在多个不同接地装置时，要将这些接地极连接起来，降低接地装置之间的电位差，同时布线金属线槽和金属管也应接地，这样可减少阻抗。

5 弱电接地系统联合接地

现代智能建筑物为钢筋混凝土或金属结构建成，建筑物基础、柱、梁内钢筋经焊接或绑扎就会形成多个闭合电气通路；同时，建筑物结构中具有很多相近的钢筋和金属件，这样就形成了一个完善的法拉第笼，多个闭合电气通路可阻止雷电流进入建筑物内部，因此处于法拉第笼内的电气线路及设备，不会受到外界雷电流的侵袭而形成危险电位。而建筑物顶部金属件或钢筋网类接闪器被雷电直接击中后，雷电流沿建筑物金属柱或外围柱内钢筋泄入大地，同时于建筑物表面形成电气屏障，雷电流到达建筑物中心时，电气屏障在闭合金属导电框架中产生感应电流，抑制雷电流入侵，而且电气屏障产生的感应电压降伴生出一个包围整个建筑物及其内部其他垂直导体的磁场，在每个柱子顶部和底部，磁场感应出等量电压，使得位于电气屏障上任一垂直导体与建筑物内部垂直导体形成不超过未允许的接触电压的较小的电位差，这就是现代智能建筑物在进行防雷接地保护时设计出的一个安全的法拉第接地系统。

弱电防雷接地系统地下接地极和引出线应与弱电接地系统地下接地极和引出线相距15m以上，目的是防止雷击电流沿接地系统影响和干扰弱电设备。但由于现代智能建筑物弱电设备具有高数据率，信号频率较高，通过电容耦合，因此分开距离不大时同样会产生回路间干扰，而且各类接地线分开会造成地线过多过长极易接收干扰，所以要实现这种分离难度较大。鉴于此，环式接地系统相对利用率较广，就是将建筑物弱电设备机壳连接至一个统一的弱电接地环上，再将弱电接地环连接防雷接地环，最后联合接地。

参考文献

[1] 贾文敏. 浅谈智能建筑中弱电系统的防雷接地[J]. 化工设计通讯，2004（1）：53-55

[2] 刘健，赵利平. 智能建筑弱电工程防雷接地设计与施工[J]. 智能建筑，2007（6）