大楼网络系统防雷方案
发布时间：2009.07.21 新闻来源： 浏览次数：37
随着电脑及其网路技术应用的普及,智慧大厦的建设已成为办公大楼、写字楼、医院及宾馆饭店的基础设施，其中综合布线在智慧大厦建设中占有重要的地位。
在智慧大厦综合布线的工程属於建筑物弱电工程，耐压值很低，工程设计、施工中必须优先考虑保护人和设备不受电、火灾和雷灾的侵害，必须考虑布线系统与优先照明电线、动力电线、通信线路、暖气管道、冷热空气管道、电梯之间的距离，布线系统和绝缘线、裸线以及接地与焊接的安全，必须建设建筑物防雷系统，防雷系统不仅考虑建筑物防雷，还要考虑电脑及其他弱耐压设备防雷。其次才考虑线路的走向及美观程度。
根据百年来人们对雷电现象研究得出的结论，认为雷电过电压入侵电器设备的形式有两种：直接雷和感应雷。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。
▲建筑物防雷
建设防雷设施,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，避雷网通过全部力柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流引入大地。电脑系统安置在建筑物内，受建筑物防雷系统保护，直击雷击中电脑网路系统可能性非常小，电脑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。
▲电脑网路必须防感应雷
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,电脑网路系统及电话程式控制交换机的防雷工作重点是防止感应雷入侵。入侵电脑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
电脑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110伏低压，入侵电脑供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在110伏电源线上出现的雷电过电压平均可达10000伏，对电脑网路系统可造成毁灭性打击。
（2）由电脑通信线路入侵
由电脑通信线路入侵分为三种情况。情况一，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。情况二，雷云对地面放电时，线上路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。情况三，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）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护电脑系统，反而可能引入了雷电。电脑网路系统等设备的积体电路晶片耐压能力很弱，通常在100伏以下，因此必须建立多层次的电脑防雷系统，层层防护，确保电脑特别是电脑网路系统安全。
▲防雷基本原理
1、均衡系统电位
各个设备建立良好的等电位接地，即交流工作接地、保护接地、直流工作接地、防雷接地公用一组接地装置的联合接地方式。
2、逐级分别泄流
在雷电流经过的线路上逐级安装避雷设备，将雷电流、感应过电压逐级泄放。
3、加强遮罩
在线路通道上建立遮罩层，遮罩层与大楼联合接地系统良好连接，预防感应雷干扰和破坏通信线路和设备。
▲智能大楼防雷
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。
3、综合布线系统防雷
结构化布线系统是一个能够支援任何用户选择的话音、资料、图形图像应用的电信布线系统。系统应能支援话音、图形、图像、资料多媒体、安全监控、传感等各种资讯的传输，支援UTP、光纤、STP、铜电缆等各种传输载体，支援多用户多类型产品的应用，支援高速网路的应用。结构化布线系统包括六个子系统：工作区子系统、水准支干线子系统，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
工作区由资讯插座延伸至站设备。工作区布线要求相对简单，这样就容易移动、添加和变更设备。每个五类资料点含一个RJ45插座，三类语音点含一个RJ45插座，连接电脑网路的资料点，在管理子系统中已经采取了防护措施，一般不需要加装防雷设施；若需要利用数据机通过语音点连接电脑，由於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）水准支干线子系统
连接管理子系统工作区，包括水准布线、资讯插座、电缆终端及交换。指定的拓扑结构为星形拓扑。资料点和语音点采用双绞线铺设，最远的延伸距离为90米，除了90米水准电缆外，工作区与管理子系统的接插线和跨接线电缆的总长可达10米，要求铺设在金属桥架或金属管线内，与联合接地系统相连的金属桥架和金属管线充当了遮罩层，两端或连接到网路设备或连接到垂直干线，不必再加装防雷设施。
（3）理区子系统
放置电信布线系统设备，包括水准和主干布线系统的机械终端和交换线路，管理区子系统的资料部分安装在一个19英寸安装机柜中，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，需要在机柜中安装电脑网路防雷器，作为电脑网路第二级防雷措施，防护由於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）垂直主干线子系统
它连接程式控制交换机室、设备间和人口设备，包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用於主干到主干交换的接插线或插头。
语音主干线按照程式控制交换机和电信系统的标准和做法，采用100对三类非遮罩大对数双绞电缆，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。
采用大对数双绞电缆作为资料传输主干缆，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。
采用光纤作为资料传输主干缆，可满足FDDI、ATM、快速乙太网、光纤乙太网的传输要求，用光纤作为电脑网路主干线，绝对避免了由於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）设备子系统
它是布线系统最主要的管理区域，所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常，此系统安装在电脑系统、网路系统和程式控制机系统的主机房内。通常分为语音管理和资料管理两部分。
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、X.25、DDN进线等，经与垂直干线子系统跳接後，连通各语音管理子系统。安装通信避雷柜，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，防护由於进出大楼的通信线路引入的感应雷。
资料设备管理子系统，与大楼电脑房在同层，方便操作和管理，是电脑网路中心。采用光纤作为电脑网路主干线，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资料传输主干缆，需要在机柜中安装电脑网路防雷器，作为电脑网路第一级防雷措施。
（6）建筑群连接子系统
提供外部建筑物与大楼内布线的连接点，实现建筑群之间的连接。采用光纤作为建筑物间网路连接介质，不需要安装避雷器，甚至可以架空铺设。若采用双绞线，必须埋地铺设。 采用建筑物内避双绞线铺设时，导线必须单独铺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，充当导线的遮罩层，不能与强电导线共用强电金属桥架或强电金属管线。强电金属桥架、强电金属管线与弱电金属桥架、弱电金属管平行铺设时，净距离不小於20厘米。 进出建筑物的通信导线，不能通过架空线进出大楼，必须通过埋地铺设，并且需要加装金属护套或遮罩层。 电脑网路防雷系统是保证高大建筑物内电脑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，应得到重视，列为基本建设专案。
在智慧大厦综合布线的工程属於建筑物弱电工程，耐压值很低，工程设计、施工中必须优先考虑保护人和设备不受电、火灾和雷灾的侵害，必须考虑布线系统与优先照明电线、动力电线、通信线路、暖气管道、冷热空气管道、电梯之间的距离，布线系统和绝缘线、裸线以及接地与焊接的安全，必须建设建筑物防雷系统，防雷系统不仅考虑建筑物防雷，还要考虑电脑及其他弱耐压设备防雷。其次才考虑线路的走向及美观程度。
根据百年来人们对雷电现象研究得出的结论，认为雷电过电压入侵电器设备的形式有两种：直接雷和感应雷。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。
▲建筑物防雷
建设防雷设施,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，避雷网通过全部力柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流引入大地。电脑系统安置在建筑物内，受建筑物防雷系统保护，直击雷击中电脑网路系统可能性非常小，电脑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。
▲电脑网路必须防感应雷
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,电脑网路系统及电话程式控制交换机的防雷工作重点是防止感应雷入侵。入侵电脑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
电脑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110伏低压，入侵电脑供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在110伏电源线上出现的雷电过电压平均可达10000伏，对电脑网路系统可造成毁灭性打击。
（2）由电脑通信线路入侵
由电脑通信线路入侵分为三种情况。情况一，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。情况二，雷云对地面放电时，线上路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。情况三，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）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护电脑系统，反而可能引入了雷电。电脑网路系统等设备的积体电路晶片耐压能力很弱，通常在100伏以下，因此必须建立多层次的电脑防雷系统，层层防护，确保电脑特别是电脑网路系统安全。
▲防雷基本原理
1、均衡系统电位
各个设备建立良好的等电位接地，即交流工作接地、保护接地、直流工作接地、防雷接地公用一组接地装置的联合接地方式。
2、逐级分别泄流
在雷电流经过的线路上逐级安装避雷设备，将雷电流、感应过电压逐级泄放。
3、加强遮罩
在线路通道上建立遮罩层，遮罩层与大楼联合接地系统良好连接，预防感应雷干扰和破坏通信线路和设备。
▲智能大楼防雷
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。
3、综合布线系统防雷
结构化布线系统是一个能够支援任何用户选择的话音、资料、图形图像应用的电信布线系统。系统应能支援话音、图形、图像、资料多媒体、安全监控、传感等各种资讯的传输，支援UTP、光纤、STP、铜电缆等各种传输载体，支援多用户多类型产品的应用，支援高速网路的应用。结构化布线系统包括六个子系统：工作区子系统、水准支干线子系统，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
工作区由资讯插座延伸至站设备。工作区布线要求相对简单，这样就容易移动、添加和变更设备。每个五类资料点含一个RJ45插座，三类语音点含一个RJ45插座，连接电脑网路的资料点，在管理子系统中已经采取了防护措施，一般不需要加装防雷设施；若需要利用数据机通过语音点连接电脑，由於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）水准支干线子系统
连接管理子系统工作区，包括水准布线、资讯插座、电缆终端及交换。指定的拓扑结构为星形拓扑。资料点和语音点采用双绞线铺设，最远的延伸距离为90米，除了90米水准电缆外，工作区与管理子系统的接插线和跨接线电缆的总长可达10米，要求铺设在金属桥架或金属管线内，与联合接地系统相连的金属桥架和金属管线充当了遮罩层，两端或连接到网路设备或连接到垂直干线，不必再加装防雷设施。
（3）理区子系统
放置电信布线系统设备，包括水准和主干布线系统的机械终端和交换线路，管理区子系统的资料部分安装在一个19英寸安装机柜中，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，需要在机柜中安装电脑网路防雷器，作为电脑网路第二级防雷措施，防护由於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）垂直主干线子系统
它连接程式控制交换机室、设备间和人口设备，包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用於主干到主干交换的接插线或插头。
语音主干线按照程式控制交换机和电信系统的标准和做法，采用100对三类非遮罩大对数双绞电缆，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。
采用大对数双绞电缆作为资料传输主干缆，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。
采用光纤作为资料传输主干缆，可满足FDDI、ATM、快速乙太网、光纤乙太网的传输要求，用光纤作为电脑网路主干线，绝对避免了由於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）设备子系统
它是布线系统最主要的管理区域，所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常，此系统安装在电脑系统、网路系统和程式控制机系统的主机房内。通常分为语音管理和资料管理两部分。
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、X.25、DDN进线等，经与垂直干线子系统跳接後，连通各语音管理子系统。安装通信避雷柜，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，防护由於进出大楼的通信线路引入的感应雷。
资料设备管理子系统，与大楼电脑房在同层，方便操作和管理，是电脑网路中心。采用光纤作为电脑网路主干线，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资料传输主干缆，需要在机柜中安装电脑网路防雷器，作为电脑网路第一级防雷措施。
（6）建筑群连接子系统
提供外部建筑物与大楼内布线的连接点，实现建筑群之间的连接。采用光纤作为建筑物间网路连接介质，不需要安装避雷器，甚至可以架空铺设。若采用双绞线，必须埋地铺设。 采用建筑物内避双绞线铺设时，导线必须单独铺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，充当导线的遮罩层，不能与强电导线共用强电金属桥架或强电金属管线。强电金属桥架、强电金属管线与弱电金属桥架、弱电金属管平行铺设时，净距离不小於20厘米。 进出建筑物的通信导线，不能通过架空线进出大楼，必须通过埋地铺设，并且需要加装金属护套或遮罩层。 电脑网路防雷系统是保证高大建筑物内电脑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，应得到重视，列为基本建设专案。