综合布线系统的保护

5.1综合布线系统的保护

近年来，随着建筑物各种用电设备的增多，设备之间的电磁兼容问题日趋突出。所谓电磁兼容，就是指电气设备在电磁环境中既能保持自己正常工作，又不对该环境中其他设备构成电磁干扰的能力。一台电气设备的电信号，通过空间电磁传播引起的相邻其他设备性能下降，称为电磁干扰;电气设备在电磁干扰环境下使自身性能保持不降低的能力，称为抗干扰能力，又称抗扰度。

电磁干扰主要通过辐射、传导、感应三种途径传播。在建筑物中，信息技术设备的电磁干扰主要来自以下几方面:

(1)闪电雷击;

(2)高压电力设备;

(3)电网电压波动;

(4)电力开关操作;

(5)变频器、调光开关等节能器件;

(6)移动通信基站;

(7)相邻的高速率传输电缆;

(8)气体放电灯、荧光灯的整流器;

(9)办公设备;

(10)电动工具;

(11)工、科、医射频设备;

(12)电梯、机动车。

这些电磁干扰源容易对附近的弱电系统引起干扰，造成信号失真。

电缆既是电磁干扰的发生器，也是接收器。作为发生器，它辐射电磁波。灵敏的收音机、电视机和通信系统，会通过它们的天线、互连线和电源接收这种电磁波。电缆也能敏感地接收从其他邻近干扰源所辐射的电磁波。为了抑制电磁干扰对综合布线产生的影响，必须采用防护措施。

5.1.1防雷保护

(1)在下述的任何一种情况，线路均处在危险环境之中，均应对其进行过压、过流保护:

①雷击引起的影响;

②工作电压超过250V的电力线碰地;

③感应电势上升到250V以上而引起的电源故障;

④交流50Hz感应电压超过250V。

(2)满足下列任何一个条件的，可认为遭受雷击的危险影响可以忽略不计:

①该地区年雷暴日不超过15天，而且土壤电阻率ρ小于或等于100Ω·m;

②建筑物之间的直埋电缆短于42m，而且电缆的连续屏蔽层在电缆两端处都可靠接地;

③电缆完全处于已经接地的邻近高层建筑物或其他高层结构避雷器所提供的保护范围内，而且电缆具有良好的接地装置。

(3)综合布线系统中采取过电压保护措施的元器件，目前有气体放电管保护器或固态保护器两种。

(4)综合布线系统的线缆会遇到各种过电压，有时过电压保护器因故而不动作。例如交流220V电力线可能不足以使过电压保护器放电，却有可能产生大电流进入设备。因此，必须同时采用过电流保护。为了便于维护检修，建议采用能自动恢复的过电流保护器。

(5)当智能化建筑避雷接地采用外引式泄流引下线入地时，通信系统接地应与建筑避雷接地分开设置，并保持规定的间距。

(6)智能化建筑内综合布线系统的有源设备的正极、外壳、主干电缆的屏蔽层及其连通线均应接地，并应采用联合接地方式。当采用联合接地方式时，为了减少危险，要求总接线排的工频接地电阻不应大于1Ω，以限制接地装置上的高电位值出现。

5.1.2屏蔽保护

为了减小外界的电磁干扰和自身的电磁辐射，综合布线系统的电缆可以采用屏蔽措施。屏蔽的做法是将干扰源或受干扰元器件用金属屏蔽罩套起来。

综合布线的整体性能取决于系统中最薄弱的线缆和相关连接件的性能及其连接工艺。在综合布线中最为薄弱的环节为配线架与线缆连接处和信息插座与插头接触处等，而且屏蔽线缆的屏蔽层在安装过程中倘若出现裂缝，则构成了屏蔽通道最薄弱的一环。接地装置中的接地导线、接地方式等，都对接地的效果有一定的影响。

为了消除电磁干扰，除了要求屏蔽层没有间断点外，同时还要求整体传输通道必须达到完全连续的360°全程屏蔽。一个完整的屏蔽通道要求处处屏蔽，一旦有任何一点的屏蔽不能满足要求，将势必会影响到通道的整体传输性能。对一个点对点的连接通道来说，这个要求是很难达到的。因为其中的信息插口、跳接线等，都很难做到全屏蔽，再加上屏蔽层的腐蚀、氧化、破损等因素，没有一个通道能真正做到全程屏蔽。因此，仅仅采用屏蔽对绞电缆并不能完全消除电磁干扰。另外，屏蔽层接地点安排不正确而引起的电压差也会导致接地噪声，比如接地电阻过大、接地电位不均衡等。这样在传输通道的某两点间便会产生电势差，进而在金属屏蔽层上产生电流。这时，屏蔽层本身已经成为一个最大的干扰源，因而导致其性能远不如非屏蔽的对绞电缆;屏蔽对绞电缆在传输高频信号时，需要多端接地，这样也有可能会在屏蔽层上产生电势差。所以，即使多点接地也无法完全避免电磁干扰。

在平衡传输的非屏蔽通道中，所接收的外部电磁干扰在传输中同时加载在一对线缆的两根导体上，形成大小相等、相位相反的两个电压在扭绞环上相互抵消来达到消除电磁干扰的目的。一对对绞线的绞距与所能抵抗的外部电磁干扰是成正比的，非屏蔽对绞电缆就是利用了这一原理，并结合滤波与对称性等技术，经由精确的设计与制造而成的。

由以上分析可知，无论是采用屏蔽线缆还是非屏蔽线缆，完全避免电磁干扰是不现实的。但随着传输速率或信号频率越高，通信系统对干扰就越敏感。当频率高到一定程度，非屏蔽对绞电缆在既要保持信噪比又要控制辐射时，显得束手无策。这是由于当信号频率高到一定程度时，就要降低信号电压，以控制辐射。但线路上的衰减又降低了接收端的信号电压，结果是整体串扰和外部干扰以及信号衰减都不能避免。屏蔽通道最主要的优势在于:可以不考虑安装电缆通道时的平衡问题，提高了抗干扰能力，以适应特殊的干扰环境或是对电磁辐射要求比较高的场合。

当信号频率低于1MHz时，屏蔽通道可一处接地。当频率高于1MHz时，屏蔽通道应在多个位置接地;通常的做法是在每隔波长1/10长度处接地(例如10MHz便在每隔3.0m处接地)。而接地线，的长度应短于波长的1/12(例如10MHz，接地线应短于2.5m)。接地导线用截面积大于4mm²的外包绝缘套的多股铜芯导线。在实际的工程中，在电磁干扰比较强或不允许有电磁辐射，或者传输速率要求高的系统中，电缆系统可采用配线设备、安装机柜、屏蔽模块的屏蔽罩三点接地，并严格按照安装工艺进行施工，提供可靠的接地通道，实现全程屏蔽以提高系统的传输性能，为了保证全程屏蔽效果，终端设备的屏蔽金属罩可通过相应的方式与TN－S系统的PE线接地，但不属于综合布线系统接地的设计范围。

光缆布线具有最佳的防电磁干扰性能，既能防电磁泄漏，也不受外界电磁干扰影响，在电磁干扰较严重的情况下，是比较理想的防电磁干扰布线系统。本着技术先进、经济合理、安全适用的设计原则在满足电气防护各项指标的前提下，一般首选屏蔽缆线和屏蔽配线设备或采用必要的屏蔽措施进行布线，如果工程造价相当应采用光缆进行布线，但需要注意的是设备及其安装机柜等的屏蔽措施。

5.1.3接地保护

综合布线采用屏蔽措施时接地要与设备间、配线间放置的应用设备接地一并考虑。

机房或设备间的接地，按其不同的作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地。此外，为了防止雷电的危害而进行的接地，叫做防雷保护接地;为了防止可能产生或聚集静电荷而对用电设备等所进行的接地，叫做防静电接地;为了实现屏蔽作用而进行的接地，叫做屏蔽接地或隔离接地。

接地系统由接地体、引下线、接闪器(俗称避雷针)、接地线等装置组成。我国行业标准《民用建筑电气设计规范》(JGUT 16—92)有关接地定义如下:

接地装置——接地体和接地线的总称;

接地体——埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体;

接地线——从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体;

引下线——连接接闪器与接地装置的金属导体;

集中接地装置——为加强对雷电流的流散作用，降低对地电压而敷设的附加接地装置。

在接地装置中，用接地电阻来表示与大地结合好坏的指标，上述各种接地的接地电阻值，在国家标准《计算站场地技术要求》(GB 2887—89)中规定如下:

(1)直流工作接地电阻的大小、接法以及诸地之间的关系，应依不同微电子设备的要求而定，一般要求该电阻不应大于4;

(2)交流工作接地的接地电阻不应大于4;

(3)安全保护接地的接地电阻不应大于4;

(4)防雷保护地的接地电阻不应大于10。

采用联合接地方式的接地电阻不应大于1。

接地是以接地电流易于流动为目标，接地电阻越低，则接地电流就越容易流动。对于综合布线的接地，还希望尽量减少成为干扰原因的电位变动，所以接地电阻越低越好。

在处理微电子设备的接地时要注意以下两点:

(1)信号电路和电源电路、高电平电路和低电平电路、模拟电路和数字电路不应使用共地回路。

(2)灵敏电路的接地线，应各自隔离或屏蔽，以防地线电回流或静电感应而产生干扰。

根据GB 50311—2007标准，接地设计要求如下:

(1)在电信间、设备间及进线间应设置楼层或局部等电位接地端子板。

(2)综合布线系统应采用共用接地的接地系统，如单独设置接地体时，接地电阻不应大于4Ω。如布线系统的接地系统中存在两个不同的接地体时，其接地电位差电压有效值不应大于1V。

(3)楼层安装的各个配线柜(架、箱)应采用适当截面积的绝缘铜导线单独布线至就近的等电位接地装置，也可采用竖井内等电位接地铜排引到建筑物共用接地装置，铜导线的截面积应符合设计要求。

(4)线缆在雷电防护区交界处，屏蔽电缆屏蔽层的两端应做等电位连接并接地。

(5)综合布线的电缆采用金属线槽或钢管敷设时，线槽或钢管应保持连续的电气连接，并应有不少于两点的良好接地。

(6)当线缆从建筑物外面进入建筑物时，电缆和光缆的金属护套或金属件应在入口处就近与等电位接地端子板连接。

(7)当电缆从建筑物外面进入建筑物时，应选用适配的信号线路浪涌保护器，信号线路浪涌保护器应符合设计要求。

(8)综合布线系统接地导线截面积可参考表5.1确定。

表5.1　综合布线系统接地导线截面积可参考表

(9)对于屏蔽布线系统的接地做法，一般在配线设备(FD、BD、CD)的安装机柜(机架)内设有接地端子，接地端子与屏蔽模块的屏蔽罩相连通，机柜(机架)接地端子则经过接地导体连至大楼等电位接地体。

5.1.4防火保护

为了防火和防毒，在易燃的区域和大楼竖井内，综合布线所用的线缆应为阻燃型或应有阻燃护套，相关连接件也应采用阻燃型的。如果线缆穿在不可燃的管道内，或在每个楼层均采用有效的防火措施，不会发生火势蔓延时，可以采用非阻燃型的。在重要布线段落且是主干线缆时，考虑到火灾发生后钢管受到烧烤，管材内部形成高温空间会使线缆护层发生变化或损伤，也应选用带有防火、阻燃护层的电缆或光缆，以保证通信线路安全。

如果采用防火、防毒的线缆和连接件，在火灾发生时，不会或很少散发有害气体，对疏散人员和救火人员都有较好的保护作用。

目前，阻燃防毒的线缆有以下几种:

(1)低烟无卤阻燃型(LSHF－FR)，不易燃烧，释放CO少，低烟，不释放卤素，危害性小。

(2)低烟无卤型(LSOH)，有一定的阻燃能力。在燃烧时，释放CO，但不释放卤素。

(3)低烟非燃型(LSNC)，不易燃烧，释放CO少，但释放少量有害气体。

(4)低烟防燃型(LSLC)，情况与LSNC类同。