防雷接地系统.doc

防雷接地系统
第十一章  防雷接地系统11.1概述

对弱电系统供电电源、避雷及接地系统的考虑，关系到人身、设备的安全和电子设备的工作可靠与否，其重要性不言而喻。

江山中学是现代化、数字化、智能化的建筑群校园。校园内各大楼的弱电系统包括计算机及其网络系统、通信装置、安保监控系统、闭路电视系统、广播系统、智能卡管理系统等大量电子设备。为了安全、稳定和精确地运行，防止一切外部干扰，这些设备的电子线路接地(也称为逻辑接地或直流接地)必须有一个基准电位；同时建筑物内还有大量动力电机、照明灯光及其它们的电源负荷开关和布线。建筑物内所有强、弱电设备对接地要求各不相同，它们之间既相互依存也相互干扰。而且包括供电电源在内的机电设备的接地方式和避雷措施有着密切的关系。考虑弱电系统的电源和接地，必然需要和强电及其接地系统一起统筹设计。为追求人身、设备的安全和设备工作的可靠，在工程上可以采取一系列措施和办法，例如接地种类就有：电源中性线接地，防雷接地，屏蔽接地，工作接地，保护接地，防静电接地，直流接地等等。由于现代建筑物机电设备的多样性和复杂性，要求弱电系统防雷接地方案应该有一套科学、有效和易实施的对策。如设计不当，会直接影响智能化系统功能与价值，造成极为严重的经济损失，所以对中国美术学院视觉艺术学院弱电系统防雷接地保护系统要进行系统性的设计。

11.2设计规范

Ø        《浙江59号关于加强计算机信息系统防雷减灾的通知》

Ø        《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

Ø        《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000

Ø        《电子计算机机房规范》GB 50174-93

Ø        《计算机场地技术条件》GB 2887-89

Ø        《计算机站场地安全要求》GB 9361-88

Ø        《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2000

Ø        《建筑防雷设计规范》GBJ 57-83

11.3统一(联合)接地系统设计

现将弱电接地方案描述如下：

1)      接地体的构成

利用建筑物桩基钢筋，作为自然接地体，可以将外圈钢筋用40mmX4mm镀锌扁钢或者Ø12mm圆钢筋，闭环连接，并将所有桩基焊接成一体，构成一个桩基接地体，这一工作可在土建浇筑承重平台时完成。在平原河网地带，一般桩基接地体都能达到接地电阻小于1欧姆的要求。

如果采用桩基接地体还不能达到接地电阻小于1欧姆的要求，应该另外增设接地桩，或者设法使接地电阻达到规定要求。

2)      建筑物的避雷结构

利用建筑物所有柱子钢筋做避雷接地引下导体，导体下端和接地桩基焊接，上端与屋顶避雷环、接闪器连接，中部和外墙钢筋、圈梁钢筋及楼层结构钢筋焊接，形成一个笼罩整个建筑物的避雷网架。建筑物的所有弱电设备，均应在这个避雷网架的有效保护之内。其中位于屋顶的卫星天线，其安装位置应该在最近避雷针的保护范围以内。

3)     设置总等电位铜排

采用40mmX4mmX1000mm紫铜排，每隔50mm钻Ø12mm连接孔，就位于建筑物变配电站的适当位置(便于连接各类接地导线)。该铜排至少三处与建筑物的接地体可靠连接：(1)电源变压器中性点，(2)附近接地体(例如建筑物接地桩基)，(3)变配电所内接地网格。应该确保总等电位铜排的电位是真正的地电位，要求接地电阻小于等于1欧姆。

4)     建筑物内的各种功能接地

电源中性线接地 在TN-S系统中，中性线N与供电电源变压器的中性点连接在一起，这根中性线，除了通过等电位铜排和其它接地线“一点”连接以外，严禁和任何“地”有电气连接。N线是各设备的功率接地线，它和其它三根相线一起接向用电设备。

交流设备保护接地 设置交流设备保护接地线，即强电PE干线。采用铜排(铜排截面应符合有关标准)，敷设在强电竖井中。强电PE干线的下端从总等电位铜排出发，引到各楼层，在每个楼层的强电间设置一个辅助等电位铜排。这个辅助等电位铜排应该用绝缘子支撑，与防雷系统隔离，也与其它系统设备隔离。强电PE接地线的标志色是黄绿相间色。

弱电设备的保护接地 应设置弱电系统独立的PE接地干线，可按强电PE干线类似方式制作，弱电PE干线铜排(导线)截面可按最大用电电子设备的电源相导线截面参照比较确定，敷设在弱电竖井中。弱电PE接地线从总等电位铜排出发，分别引到各楼层弱电间或者接近电子设备的位置，宜同样设置辅助等电位铜排(导体)，供电子设备外壳和周围的非带电金属壳体保护接地之用。

单台设备，或者距离较远设备，可用多芯电缆，取其中一根芯线作为PE线。

屏蔽层接地或者抗静电接地，都可以连接在附近的弱电PE线或辅助等电位铜排上。

弱电设备的直流接地 弱电设备电子(模拟或数字)线路的信号地或者叫逻辑地，一般情况下需要可靠接地，这种接地可以统称为直流接地。各种弱电设备的直流接地导线，应该各自从总等电位铜排分别引接到各自设备的直流接地极。如果某区域直流电子设备较多，也可采用辅助等电位铜排接地方法，从此铜排引下一根直流接地导线至总等电位接地体。直流接地导线只能用于直流接地，严格禁止与其它接地系统混接。直流接地导线应穿金属管、槽敷设，金属管、槽应该有接地连续性措施，其两端与弱电PE线连接。

各种接地线要有明确区别标志，特别要注意中性线N，保护接地线PE和直流接地线的区别。

静电屏蔽、电磁屏蔽和它们的接地 静电屏蔽是防止静电场对电子信号回路的影响，通过静电屏蔽可以消除两个电路之间由于容性偶合产生的干扰。一般电子设备本身出厂时已经具备静电屏蔽层，在建筑物内安装就位以后，应该将这个静电屏蔽层可靠接地。另外如果气候干燥，建筑物室内极易产生静电，这种静电不仅干扰电子设备的正常工作，还可能损坏场效应类电子芯片。在通讯设备机房和计算机房，为了防止这种干扰，应该采用防静电地板，房间门窗的把手、门闩以及其它金属部件都必须可靠接地。电磁屏蔽是防止外来电磁场以及布线间直接电磁偶合对电子设备产生的干扰。一般电子设备本身已经具有屏蔽体(和静电屏蔽合用)，应该将屏蔽体可靠接地。

5)     统一接地的阻值要求

统一接地的接地电阻，按规范规定必须≦1Ω。为了防止各种接地带来的干扰电流影响，使其能迅速地泄入大地，不致产生地电位值有较大浮动，这个要求比一般分散接地体的接地电阻要严格。若统一接地的接地电阻阻值达不到≦1Ω时，应该增加其它人工接地体或采取降阻措施。

6)     防雷接地方面的考虑

智能建筑的防雷接地系统设计，虽然不属弱电系统方案设计范围，可是对弱电设备的安全运行关系重大。因为大部分电子设备的绝缘水平很低，往往只有几十伏耐压。而来自雷电的电压瞬时可达数万伏以上，即使来自雷电的二次感应电压，也足以造成电子设备的损坏。所以设计建筑物的防雷设施，特别要注意对弱电设备的隔离，使它们尽可能远离防雷系统。

首先建筑物内部的弱电设备都应位于建筑物防雷网架以内，并宜选择防雷效果较好的楼层就位。少数设备，如屋顶卫星天线等，应在避雷针的有效防护范围之内。

在放置重要弱电设备的楼层部位，应设计比较全面的防雷等位面和均压环。

防雷接地系统，可以作为大楼接地系统的基础。在进行其它功能接地设计时，都必须注意与防雷接地系统之间的关系。一般来说其它接地系统，应该都在防雷接地系统的保护范围之内。充分利用严密的防雷结构，保护好电子设备。为了避免雷电发生时避雷引下导线通过的瞬时浪涌电流和过电压对其它电器设备的冲击，避雷导线应该相对独立。建筑物内设备以及设备周围金属构件，除了在接地体上接地并和避雷系统连接以外，其它各处应与防雷保护接地系统隔离。

在设计这些接地系统的过程中，要始终贯彻总等电位、辅助等电位、以及局部等电位的原则。要明确哪些接地可以混接，哪些接地不可以混接，并以统一接地方式完成各类接地系统的设计。

11.4弱电系统接地及防雷措施

11.4.1接地系统

本工程的弱电系统接地主要将针对计算机网络中心、电子阅览室、视听阅览室及楼层分配线间（弱电竖井)的接地措施，以及具有现场设备的接地措施。

建筑物内部有高精密、高稳定度的电子设备，需要设置独立接地系统时，则应该单独设计它的接地设施，因此机房采用单独接地。

单独引出2路接地铜排（40mm×4mm×600mm），作为弱电接地系统的接地极，铜排之间的间隔在25米以上，弱电的接地铜排接地值应小于4欧姆，如不够，可增加接地点。对于内部无网络中心机房的建筑物，则单独引出1路接地铜排（规格同上）。

从1个接地铜排上引出接地线，至计算机网络机房，单独接地，从另1个接地铜排上引出接地线至电子阅览室、视听阅览室及弱电井，敷设方式采用铜软线穿PVC管至机房，这样就避免了其他接地系统的干扰，铜线的截面应大于100平方毫米。要注意的是铜线与铜排的连接应采用接地螺栓的连接方式保证接地效果。接地引入线长度不宜超过30m，接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，裸露在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。接地体的上端距地面不应小于0.7m。

机房的接地设计：

(1)      在计算机网络机房采用防静电地板，将地板支架电气连接形成一个接地网，并与建筑的独立接地铜排相连接；

(2)      机房内四周应做一圈接地带，采用40*4mm镀锌扁钢带，并与建筑的独立接地铜排相连接；

(3)      计算机系统的信号地线应用编织铜线或多股铜线，将各机柜的信号地连接在一起，然后统一接地，并不得与零线相连；

(4)      接地线与其他电缆交叉时，其间距应在25mm以上；

(5)      机房的配电柜、箱、接线盒、插座盒的金属外壳、穿墙钢管、线槽、电缆金属护套和其他用电设备的金属外壳、活动地板的金属支架等均应保护接地；

(6)      接地电阻不大于4Ω。

弱电楼层配线间的接地：

(1)  弱电楼竖井间内设垂直接地钢带，采用镀锌扁钢40*4mm，全楼配线间上下贯通，并与建筑独立接地铜排相连；

(2)  配线间内的机柜、穿线管、线槽、桥架外壳等均应与接地钢带相连，并应使所有穿线管、线槽、桥架电气相连；

(3)  接地电阻不大于4Ω。

机房内通信电缆以及地线的布放和连接

通过对不同的布线、屏蔽和接地方式的模拟，和空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验，对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下结论：

(1)  通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部；

(2)  通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置；

(3)  卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮，应至少有二处与避雷设备引下线连接。

接地系统的运行维护

每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

接地网的接地电阻应每年进行一次测量。

11.4.2防雷系统

根据中国美术学院视觉艺术学院的防雷现状，结合国家《建筑物防雷设计规范》GB50057-94标准及浙公算（1998）59号要求和国家有关行业防雷规定。

11.4.2.1防雷保护器设置原则

按照国际电工委员会在IEC61312-1（雷电电磁脉冲的防护）中提出按防雷界面设置保护装置的原则，对大楼内外的防雷区域进行了划分。

LPZOA区：室外且不受大楼防直击雷设施的保护，如大楼的设施在该区域内，有可能受直击雷雷击，且雷击电磁场没有衰减。

LPZOB区：室外但在大楼防直击雷设施的保护范围之内，雷击电磁场没有衰减。

LPZ1…n区：室内后续防雷区，区内设施不可能遭直击雷雷击，电磁场的衰减程度受区域界面（墙体）屏蔽措施的影响。

防雷保护器的设置应根据防雷区的划分原则，当线路穿越不同防雷界面时设置相应量级的防雷保护器。如从LPZOA区进入LPZOB区时，防雷保护器应具备泄放直击雷雷电流的能力。

11.4.2.2供电线路防雷保护设计

大楼电源系统从学校配电机房引入，电缆走地下电缆沟进入楼栋配电箱。在对电缆外的金属保护层做一次可靠等电位连接后，我们还需利用避雷器进行电源保护。

计算机局域网系统机房：

在机房UPS电源前端采用FRD-40-3B-5型三相电源避雷器，通流容量为40KB，作为机房电源线路的二级保护，可将几千伏的过电压进一步限制，对侵入机房的感应雷电压波进行泄流保护。

在中心设备电源前采用FRD-10-2B电源避雷器，通流容量为20KB，作为楼层设备电源的三级保护，确保网络设备的供电安全及机房内的用电正常。

有线电视系统机房：

在卫星接收设备电源前采用FRD-10-2B电源避雷器，通流容量为20KB，作为设备电源的三级保护。

广播系统机房：

在广播设备电源前采用FRD-10-2B电源避雷器，通流容量为20KB，作为设备电源的三级保护。

安防监控系统机房：

在安防设备电源前采用FRD-10-2B电源避雷器，通流容量为10KB，作为设备电源的三级保护。

其他网络设备间：

在其他网络设备间电源前采用FRD-10-2A电源避雷器，通流容量为20KB，作为设备电源的三级保护。

11.42.3信号线路的防雷保护设计

通讯、网络系统防雷包括由户外引至户内的通讯线路,主要线路包括电话线、专线、微波通信线（天馈线）等。为尽量避免感应雷袭击而造成计算机的元器件永久性损坏，需针对不同的设备选用相应的信号避雷器作为信号线路上防感应雷的保护措施。

计算机网络系统

因为设计中我们在楼栋设备间与中心机房之间采用1000M光纤进行连接。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。在服务器同交换机之间用FRX-C-12单体式RJ45信号防雷器

有线电视系统：

在有线电视的进线端安装FRT-75-F型避雷器，作为电视信号线路保护，有效的对信号线路的感应雷击进行保护。避免感应雷对有线电视设备的损坏。

监控系统：

在各个监控设备引入到监控机房前，为防止感应电压对监控设备造成损坏，我们在监控系统的视频信号输入端安装FRT-75-F信号避雷器，保护监控信号的正常工作。