弱电系统等电位接地方式及干扰防护措施

弱电系统等电位接地方式及干扰防护措施

单可伟

浙江慧辰电子科技有限公司 浙江省宁波市 315100

摘要：近年来我国电子技术飞速发展，网络化程度越来越高，人类对电气设备的依赖程度越来越高，雷电的破坏也由以往以直击雷击毁人、物为主，转移为以雷电波破坏电气设备为主。因雷电袭击造成的系统停顿、业务停顿、重要资料丢失，甚至系统崩溃，给用户造成的间接经济损失远远超过直接的硬件损失。弱电设备如通讯设备、自动化设备、计算机及网络设备、弱电电源设备等的防雷工作在整个电力系统中已占据举足轻重的地位。因此，笔者就如何避免建筑物弱电系统遭受雷电破坏做分析。

关键词：弱电系统；等电位接地；防雷措施

随着我国市场经济的不断发展，智能化建筑作为建筑行业的新趋势得到了大规模建设。智能建筑以其较高的科技含量、自动化程度以及现代化管理，为人类营造了高效、便 捷以及安全的居住、生活空间。 这些建筑集计算机网络、通信、办公、楼宇自动化等大量的弱电系统，而由于这些系统中的电子设备普遍存在绝缘程度低，过电压、过电流耐受能力差的特点，使得建筑一旦受到雷击，就容易受到雷电的影 响，影响建筑内部弱电系统的正常、安全运行。 因此，在建筑的设计以及实施过程中，必须要注重建筑的雷电防护设计，将建筑遭受的雷电损害率降到最低。

一、弱电系统防雷设计现状

随着城市化的发展，高层建筑和电器设备的增多，弱电系统往往受到能量巨大的雷电侵袭时损失巨大，所以弱电系统防雷受到越来越多的关注。特别是蕲春地区雷雨频繁，且蕲春县水利大楼四周空旷，地势相对较高，进户电源、信号线路未做任何屏蔽、接地措施，所以很容易造成网络系统、消防系统、监控系统等遭受雷击损坏，蕲春县水利大楼每年都会因为雷击事故造成一些损失，所以对弱电系统做好防雷设计有非常重要的意义。

1、直击雷的防护。直击雷的防护是保护建筑物或者其他物体本身不受到雷电的损害，将强大的雷电流沿着防雷设备或者建筑物框架泄入大地。防直击雷主要采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线等传统避雷装置，只要按照规范要求设计施工，就能对直击雷进行有效的防御。

2、感应雷防护。据统计，仪器设备遭受雷击伤害的 60~80%是由雷电波侵入电源线窜入设备而引起的，因此，对电子仪器设备的供电系统进行防雷保护显得十分重要。国标 GB50057-94（2000 年版）规定，当电源采用 TN 系统时，从建筑物内总配电盘开始引出的配电线路和分支线必须采用TN-S 系统。行业标准中也规定当供电为 TN-C 系统时，应将 TN-C 系统改造为 TN-C-S 系统，低压供电系统入户后，N 线和 PE 线必须分开。在供电系统变压器的低压电进入分配电柜前端以及重要设备前端安装相应的浪涌保护器，能有效预防雷电波从电源系统侵入，从而保护供电、用电设备。第 2、3…N 级同时还能有效的抑制感性负载的操作过电压，起到一定的电源净化作用，这对于设备的安全运行和延缓设备老化有着积极的意义。

二、弱电系统等电位接地的防雷技术

1、接地。接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置不能可靠地避雷。接地装置包括接地体和接地线两部分。接地体是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体；接地线是指从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体。在接地装置中，用接地电阻来表示与大地结合好坏的指标，接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。

（1）弱电系统专用接地系统 由接地线与接地体组成：①接地线。地线网由矩形铜（40×4）排连接成，走线方向依据大楼的布线系统。需要防静电干扰的仪器设备通过铜芯导线与地线网可靠连接，使整个系统形成一个独立的防静电抗干扰体系。②接地体。人工接地体可采用钢管、圆钢、角钢、扁钢等制成，外表镀锌材料可增加其导电性，提高防腐能力。接地体的安装方式为：长度为 2.5 m的镀锌角钢 3 根（45×45）；角钢间距为 2.5~3.0 m；垂直做水平或耙形埋设，埋设深度不小于 0.6 m；垂直接地体可用镀锌扁钢焊接连成一体，接地体引出线与地线网若做锣钉连接需牢固可靠，接点作防腐处理；同时对接地体的封环境进行降阻处理，如用石灰、木碳酸、盐、水、金属屑等材料按比例配制进行浇灌，可以增加接地体的导电性。可在建筑结构设置接地体，接地体与地线网可靠连接，并在相连处设置检测点，使整个接地系统连成系统网，能有效防静电、抗干扰。

（2）接地注意事项。信号电路和电源电路，高电平电路和低电平电路不应使用共地回路；灵敏电路的接地，应各自隔离或屏蔽，防止地回流或静电感应产生干扰。

2、等电位联结。等电位联结是指将分开的装置、诸导电物体等用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差，发生雷击时可有效避免不同接地点因感应产生的电压不同而导致的放电现象。等电位联结能够降低接触电压，防二次雷击，防间接接触电击及接地故障引起的爆炸和火灾，在电气设计中，等电位联结是一种行之有效的安全措施。包括总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结类型。总等电位联结是指在建筑物内将电气装置总配电箱内的 PE 母线排以及建筑物内的外露可接近导体、电气装置外露可接近导体，在靠近总配电箱处用连接线连通。使电气装置及建筑物内的外露可接近导体各导电部分电位相等；局部等电位联结是指在建筑物局部范围内，将电气装置外露可接近导体和其他外露可接近导体互相连接，使建筑物在局部范围内发生电气故障时没有电位差或电位差小于接触电压限值；辅助等电位联结是指将可同时触及的导电体直接连通，使可同时触及的导电体在故障情况下电位相等。在建筑物设计与施工中，通常按照设备、机房的不同位置，分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板和局部等电位联结端子板，将建筑物的给排水管、金属保护导管、煤气管道、电缆金属护套、金属构件等与等电位联结端子可靠连接。高层建筑物内各种金属导体和管道（如金属门窗、设备的金属外壳等）作等电位联结；电源线、信号线通过电涌保护器实现等电位联结；建筑物各处的均压环、钢筋网、电气装置以及防雷等电位联结导体形成总等电位联结，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”（Faraday Cage），有效避免了雷电袭击。

3、合理的屏蔽。屏蔽是减少雷电电磁干扰的基本方法之一，可限制或防止某一区域内外电磁场互相耦合，同时抑制电磁干扰通过空间传播。建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备进行防护。屏蔽是否有效，不仅与房间的屏蔽网、仪器金属外壳屏蔽体本身有关，与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等防雷措施也相关。采用金属管布线，可保证电气线路在防雷装置接闪时不受影响，能较好地屏蔽各种电磁脉冲。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位雷电电磁场强度最弱，避免靠近作为引下线柱筋的位置，以缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位联结板和接地母线连接，以达到良好的屏蔽效果。

防雷工作不再是简单的避雷带和电源避雷器的施工安装，而是一项对方方面面有着高要求的系统工程，应本着高标准、严要求、高可靠性同时兼顾经济、实用的原则，在遵照执行国家有关的防雷规范标准和行业标准的基础上，还需结合建筑物所在地的气候、地形、环境等多种因素，设计出效果最佳的防雷系统，对建筑物起到有效的防雷保护。随着越来越多电子产品的使用，雷电灾害已成为电子化时代的一大公害，必要的接地、有效的等电位联结和对建筑物的合理屏蔽等措施对建筑物弱电系统的防雷起到了至关重要的作用。

参考文献：

[1] 张胜强，刘剑. 高层建筑防雷接地的措施探讨[J]. 科技资讯，2018（19）：73.