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對綜合布線系統電氣保護的探討

來源:中國智能建筑行業協會    最后更新時間:2018-03-05    內容閱讀次數:

 

摘 要:綜合布線電氣保護的目的是為了減小電氣故障對綜合布線的電纜和相關連接硬件的損壞,也同時避免終端設備或器件的損壞,保障系統的正常運行。
關鍵詞:電氣保護 屏蔽作用 系統接地
 
綜合布線系統是智能建筑的一部分,與傳統的布線相比,其主要特點表現為兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進性和經濟性,它既能使語音、數據、圖像設備和交換設備與其他信息管理系統相連,也能使這些設備與外部通訊網絡相連接??梢哉f,綜合布線系統猶如智能建筑的一條高速公路,有了這條信息高速公路,想上什么應用系統,都變得非常簡單。而綜合布線電氣保護的目的,是為了減小電氣故障對綜合布線的電纜和相關連接硬件的損壞,也同時避免終端設備或器件的損壞,保障系統的正常運行。
 
1 電氣保護
室外電纜進入建筑物時,通常在入口處經過一次轉接進入室內,在轉接處應加裝電氣保護設備,這樣可以避免因電纜受到雷擊產生感應電勢或與電力線路接觸而給用戶設備帶來損壞。
 
電氣保護主要分為過壓保護和過流保護兩種,這些保護裝置通常安裝在建筑物入口的專用房間或墻面上。綜合布線的過壓保護可選用氣體放電管保護器或固態保護器,氣體放電管保護器使用斷開或放電間隙來限制導體和地之間的電壓。放電間隙由粘在陶瓷外殼內密封的兩個金屬電柱形成,并充有惰性氣體,當兩個電極之間的電位差超過交流 250V或雷電浪涌電壓超過 700V 時,氣體放電管出現電弧,為導體和地電極之間提供一條導電通路。
 
固態保護器適合于較低的擊穿電壓(60V~90V),而且其電路中不能有振鈴電壓。它利用電子電路將過量的有害電壓泄放至地,而不影響電纜的傳輸質量。固態保護器是一種電子開關,在未達到擊穿電壓前,可進行穩定的電壓箝位,一旦超過擊穿電壓,它便將過電壓引入地,固態保護器為綜合布線提供了最佳的保護。
 
綜合布線系統除了采用過壓保護外,還同時采用過流保護。過流保護器串聯在線路中,當線路發生過流時,就切斷線路。為了維護方便,過流保護一般都采用有自動恢復功能的保護器。
 
2 屏蔽作用
電磁干擾和輻射是整個應用系統的問題,由綜合布線電纜引起的干擾只是其中的一部分,而且輻射能量與發送信號的電壓和頻率有關。采用屏蔽是為了在有干擾的環境下保證綜合布線通道的傳輸性能。它包括兩部內容,即減少電纜本身向外輻射的能量和提高電纜抗外來電磁干擾的能力。
 
綜合布線的整體性能取決于應用系統中最薄弱的電纜和相關連接硬件性能及其連接工藝,在綜合布線中,最薄弱的環節是配線架與電纜連接部件以及信息插座與插頭的接觸部位。當屏蔽電纜的屏蔽層在安裝過程中出現裂縫時也構成了屏蔽通道的薄弱環節。為了消除電磁干擾,除了要求屏蔽層沒有間斷點外,還要求整體傳輸通道必須達到360°全程屏蔽,這種要求,對于一個點對點的連接通道來說,是很難達到的,因為其中的信息插口、跳線等很難做到全屏蔽,再加上屏蔽層的腐蝕,氧化破損等因素,因此,沒有一個通道能真正做到全程屏蔽。同時,屏蔽電纜的屏蔽層對低頻磁場的屏蔽效果較差,不能抵御諸如電動機等設備產生的低頻干擾。所以采用屏蔽電纜也不能完全消除電磁干擾。
 
從理論上講,為減少外界,可采用屏蔽措施,屏蔽有靜電屏蔽和磁場屏蔽兩種。屏蔽的原理是,在屏蔽層接地后使干擾電流經屏蔽層短路入地。因此,屏蔽的妥善接地是十分重要的,否則不但不能減少干擾,反而會使干擾增大。因為當接地點安排不正確,接地電阻過大,接地電位不均衡時,會引起接地噪聲,即在傳輸通道的某兩點產生電位差,從而使金屬屏蔽層上產生干擾電流,這時屏蔽層本身就形成了一個最大的干擾源,導致其性能遠不如非屏蔽傳輸通道。因此,為保證屏幕效果,必須對屏蔽層正確可靠接地。
 
在實際應用中,為最大程度降低干擾,除保持屏蔽層的完整,對屏蔽層可靠接地外,還應注意傳輸通道的工作環境,遠離電力線路、變壓器或電動機房等各種干擾源。當綜合布線環境極為惡劣,電磁干擾強,信息傳輸率又高時,可直接采用光纜,以滿足電磁兼容性的需求。
 
3 系統接地
綜合布線電纜和相關連接硬件接地是提高應用系統可靠性、抑制噪聲、保障安全的重要手段。因此,設計人員、施工人員在進行布線設計施工前,都必須對所有設備,特別是應用系統設備的接地要求進行認真研究,弄清接地要求以及各類地線之間的關系。如果接地系統處理不當,將會影響系統設備的穩定性,引起故障,甚至會燒毀系統設備,危害操作人員生命安全。綜合布線系統機房和設備的接地,按不同作用分為直流工作接地、交流工作接地、安全保護接地、防雷保護接地、防靜電接及屏蔽接地等。交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜采用一組接地裝置。接地系統是以接地電流易于流動為目標,同時也可以降低電位變化引起的干擾,故接地電阻越小越好。因此,共用接地系統電阻值的確定應以其中最小值為準。
 
當防雷接地單獨設置接地裝置時,交流、直流和安全保護接地應采用同一組接地裝置。為了防止雷擊電壓對綜合布線及連接設備產生反擊,要求防雷裝置與其他接地體之間保持足夠的安全距離,但這個要求,在工程設計中很難實現。如多層建筑防雷接地一般采用建筑主筋和基礎底板主筋作接地線和接地體,無法滿足與其他接地體之間的安全距離要求,可能產生反擊,此時,只能將建筑物內各種金屬體以及進出線管進行嚴格接地,而且所有接地裝置必須共用,并進行多處連接,使防雷裝置和鄰近的金屬物體電位盡可能相同,以防止雷電反擊現象,保證綜合布線和系統設備的安全。
 
根據國家規范的要求,在建筑入口區、高層建筑的樓層配線間或二級交換間都應設置接地裝置。綜合布線引入電纜的屏蔽層必須連接到建筑物入口區的接地裝置上,干線電纜的屏蔽層應采用大于 4mm2的多股銅線接到配線間或交換間的接地裝置上,而且干線電纜的屏蔽層必須保持連續。配線間的接地應采用多股銅線與接地母線進行焊接,然后再引至接地裝置。非屏蔽電纜應敷設于金屬管或金屬線槽內,金屬槽管應連接可靠,保持電氣連通,并引至接地干線上。同時,配線架等設備接地應采用并聯方式與接地裝置相連,不能串聯連接。
 
4 結語
總之,綜合布線系統的電氣保護對于系統安全可靠運行起著重要作用。只有精心設計,精心施工,才能使電氣保護系統滿足規范要求和設備要求,保證綜合布線系統的正常工作。
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