综合布线系统防雷设计浅谈

通天雷神

综合布线系统防雷设计浅谈

张　敏 中建西南设计研究院

　　

　　【摘　要】　综合布线系统防雷设计中如何防感应雷。分析感应雷产生的原因；应采取的方法，即：均衡系统电位，逐级分别泄流，加强屏蔽。

　　随着现代社会的发展，计算机网络技术的普及越来越多的办公大楼、写字楼、医院、银行、宾馆等建筑离不开综合布线系统。配置综合布线系统，犹如为建筑物建立了一个高速，大容量的信息传送平台，为建筑智能化提供了快速的信息通道。

　　我国每年因雷击破坏建筑物内计算机网络系统的事件时有发生，所造成的损失是非常巨大的。因此综合布线系统的防雷设计就显得尤其重要。

　　我们知道雷电入侵电器设备的形式有两种：直击雷和感应雷。雷电直接击中线路并经过电器设备入地的雷击过电流称为直击雷；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，过电流形成的雷击称为感应雷。

　　目前，在智能大楼防雷系统设计上，是执行的国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057－ 94，设计由避雷网(带)，避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与钢屋架，屋面板钢筋等构成一个整体，避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流入大地。计算机系统安置在建筑物内，受建筑物防雷系统保护，直击雷击中计算机网络系统的可能性非常小，计算机设备抗直击雷能力很低，防护设备非常昂贵，通常不必安装防护直击雷的设备，而计算机网络必须防感应雷。

　　感应雷可由静电感应产生，也可由电磁感应产生，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的低压电子设备威胁巨大，计算机网络系统及电话程控交换机的防雷工作重点是防止感应雷入侵。入侵计算机系统的雷电过电压过电流主要有以下三个途径：

　　1.由交流电220V电源供电线路入侵

　　计算机系统的电源由电力线路输入室内，电力线路可能遭受直击雷和感应雷。直击雷击中高压电力线路，经过变压器耦合到220伏低压，入侵计算机供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。在220伏电源线上出现的雷电过电压平均可达10000伏，对计算机网络系统可造成毁灭性打击。

　　2.由计算机通信线路入侵

　　可分为三种情况：(1)当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。(2)雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。(3)若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。

　　3.地电位反击电压通过接地体入侵

　　雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应击雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电线芯片耐压能力很弱，通常在 100伏以下，因此必须建立多层次的计算机防雷系统，层层防护，确保计算机特别是计算机网络系统的安全。

　　在防雷系统设计中，目前通常作法是下面两点

　　1.建立联合接地系统，形成等电位防雷体系

　　将建筑物的基础钢筋，梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好接地的法拉第笼，将建筑物各部分的交流工作地，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，避免接地线之间存在电位差，消除感应过电压产生的原因。

　　2.电源系统防雷

　　在高压端各相安装防雷装置作为第一级保护，在低压侧安装阀门式防雷装置作为第二级保护，在楼层配电箱安装电源避雷箱作为第三级保护。

　　还应设计综合布线系统防雷

　　综合布线系统包括六个子系统：工作区子系统，水平支干线子系统，管理子系统，垂直主干子系统，设备子系统和建筑群主干子系统。

　　1.工作区子系统

　　它就是工作区(各个办公室)内终端设备连接到信息插座之间的设备组成。每个五类数据点含一个RJ45插座，三类语音点含一个RJ45插座。连接计算机网络的数据点，在管理子系统中已经采取了保护措施，一般不需要加装防雷设施；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，有必要安装信号避雷器，作为末级防雷措施。

　　2.水平子系统

　　它是布置在同一楼层上，一端接在信息插座上，另一端接在层配线间的跳线架上，连接管理子系统至工作区的电缆，要求铺设在金属桥架或金属线管内。与联合接地系统相连的金属桥架和金属管线充当了屏蔽层，两端或连接到网络设备或连接到垂直干线，不必再加装防雷设施。

　　3.管理区子系统

　　放置电信布线系统设备，包括水平和主干布线系统的机械终端和交换线路，管理区子系统的数据部分安装在一个19英寸的机柜中，材料包括五类配线架，光纤配线架，绕线环，标签等，采用双绞线作为垂直主干线，需要在机柜中安装计算机网络防雷器，作为计算机网络第二级防雷措施，防护由于引下线泄放雷电流而形成的电磁场突变产生的感应雷；语音部分采用BLX安装架固定在墙面，罩上防尘盖，材料包括25对接线板，绕线环和标签等，管理区子系统需要装信号避雷器，作为通信线路第二级防雷措施。

　　4.垂直干线子系统

　　通常它是由主设备间(如计算机房，程控交换机房)至各层管理间，采用大对数的电缆馈线或光缆，两端分别端接在设备间和管理间的跳线架上，为建筑物提供干线电缆路由。

　　语音主干线按照程控交换机和电信系统的标准和做法，采用三类非屏蔽大对数双绞电缆，已在管理区子系统安装了信号避雷器，一般不需要再装防雷设备。

　　数据传输主干线采用大对数双绞电缆，已在管理区子系统安装了信号避雷器，一般不需要再安装防雷设备。

　　采用光纤作为数据传输主干线，可满足FDDI，ATM，快速以太网，光纤以太网的传输要求，用光纤作为计算机网络主干线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.设备间子系统

　　它是整个布线系统的中心、单元，所有楼层的资料都由光纤和电缆传送至此。通常此系统安装在计算机主机房，程控交换机房内。通常分为语音管理和数据管理两部分。

　　语音设备管理区子系统，连接大楼外各种线路，主要处理电话，X25，DDN进线等，经与垂直干线子系统跳接后，连通各语音管理子系统。安装通信避雷柜(保安配线柜)，连接进出大楼的通信线路，覆盖了进出大楼所有通信线，大对数通信电缆必须埋地铺设，防护由于进出、大楼的通信线路引入的感应雷。

　　数据设备管理子系统，与大楼计算机房在同层，方便操作和管理，是计算机网络中心，采用光纤作为计算机网络主干线，绝对避免了雷电影响 ，是最好的防雷措施；若采用大对数双绞电缆作为数据传输主干缆，需要在机柜中安装计算机网络防雷器，作为计算机网络第一级防雷措施。

　　6.建筑群子系统

　　它是将多个建筑物的数据通信信号连接成一体的布线系统。采用光纤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，若采用电缆，必须埋地铺设。进入建筑物内铺设时，电缆必须单独敷设在弱电金属桥架或弱电金属管线内，金属桥架和金属管线与联合接地系统良好相连，充当导线的屏蔽层，不能共用强电金属桥架或强电金属管线。强电金属桥架及金属管线与弱电金属桥架及管线平行敷设时，净距离不小于20厘米。

　　进出建筑物的通信线，不能通过架空线进出大楼，必须通过埋地敷设，并且需要加装金属护套或屏蔽层。

　　随着计算机运用的普及，计算机网络防雷系统是保证建筑物(特别是高层建筑物)内计算机系统可靠运行的基本措施，在建筑物设计施工特别是综合布线系统设计施工时，应得到高度重视。