对综合布线系统电气保护的探讨

2022-09-10

综合布线系统是智能建筑的一部分, 与传统的布线相比, 其主要特点表现为兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性, 它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其他信息管理系统相连, 也能使这些设备与外部通讯网络相连接。可以说, 综合布线系统犹如智能建筑的一条高速公路, 有了这条信息高速公路, 想上什么应用系统, 都变得非常简单。而综合布线电气保护的目的, 是为了减小电气故障对综合布线的电缆和相关连接硬件的损坏, 也同时避免终端设备或器件的损坏, 保障系统的正常运行。

1 电气保护

室外电缆进入建筑物时, 通常在入口处经过一次转接进入室内, 在转接处应加装电气保护设备, 这样可以避免因电缆受到雷击产生感应电势或与电力线路接触而给用户设备带来损坏。

电气保护主要分为过压保护和过流保护两种, 这些保护装置通常安装在建筑物入口的专用房间或墙面上。

综合布线的过压保护可选用气体放电管保护器或固态保护器, 气体放电管保护器使用断开或放电间隙来限制导体和地之间的电压。放电间隙由粘在陶瓷外壳内密封的两个金属电柱形成, 并充有惰性气体, 当两个电极之间的电位差超过交流250V或雷电浪涌电压超过700V时, 气体放电管出现电弧, 为导体和地电极之间提供一条导电通路。

固态保护器适合于较低的击穿电压 (60V~90V) , 而且其电路中不能有振铃电压。它利用电子电路将过量的有害电压泄放至地, 而不影响电缆的传输质量。固态保护器是一种电子开关, 在未达到击穿电压前, 可进行稳定的电压箝位, 一旦超过击穿电压, 它便将过电压引入地, 固态保护器为综合布线提供了最佳的保护。

综合布线系统除了采用过压保护外, 还同时采用过流保护。过流保护器串联在线路中, 当线路发生过流时, 就切断线路。为了维护方便, 过流保护一般都采用有自动恢复功能的保护器。

2 屏蔽作用

电磁干扰和辐射是整个应用系统的问题, 由综合布线电缆引起的干扰只是其中的一部分, 而且辐射能量与发送信号的电压和频率有关。采用屏蔽是为了在有干扰的环境下保证综合布线通道的传输性能。它包括两部内容, 即减少电缆本身向外辐射的能量和提高电缆抗外来电磁干扰的能力。

综合布线的整体性能取决于应用系统中最薄弱的电缆和相关连接硬件性能及其连接工艺, 在综合布线中, 最薄弱的环节是配线架与电缆连接部件以及信息插座与插头的接触部位。当屏蔽电缆的屏蔽层在安装过程中出现裂缝时也构成了屏蔽通道的薄弱环节。为了消除电磁干扰, 除了要求屏蔽层没有间断点外, 还要求整体传输通道必须达到360°全程屏蔽, 这种要求, 对于一个点对点的连接通道来说, 是很难达到的, 因为其中的信息插口、跳线等很难做到全屏蔽, 再加上屏蔽层的腐蚀, 氧化破损等因素, 因此, 没有一个通道能真正做到全程屏蔽。同时, 屏蔽电缆的屏蔽层对低频磁场的屏蔽效果较差, 不能抵御诸如电动机等设备产生的低频干扰。所以采用屏蔽电缆也不能完全消除电磁干扰。

从理论上讲, 为减少外界, 可采用屏蔽措施, 屏蔽有静电屏蔽和磁场屏蔽两种。屏蔽的原理是, 在屏蔽层接地后使干扰电流经屏蔽层短路入地。因此, 屏蔽的妥善接地是十分重要的, 否则不但不能减少干扰, 反而会使干扰增大。因为当接地点安排不正确, 接地电阻过大, 接地电位不均衡时, 会引起接地噪声, 即在传输通道的某两点产生电位差, 从而使金属屏蔽层上产生干扰电流, 这时屏蔽层本身就形成了一个最大的干扰源, 导致其性能远不如非屏蔽传输通道。因此, 为保证屏幕效果, 必须对屏蔽层正确可靠接地。

在实际应用中, 为最大程度降低干扰, 除保持屏蔽层的完整, 对屏蔽层可靠接地外, 还应注意传输通道的工作环境, 远离电力线路、变压器或电动机房等各种干扰源。当综合布线环境极为恶劣, 电磁干扰强, 信息传输率又高时, 可直接采用光缆, 以满足电磁兼容性的需求。

3 系统接地

综合布线电缆和相关连接硬件接地是提高应用系统可靠性、抑制噪声、保障安全的重要手段。因此, 设计人员、施工人员在进行布线设计施工前, 都必须对所有设备, 特别是应用系统设备的接地要求进行认真研究, 弄清接地要求以及各类地线之间的关系。如果接地系统处理不当, 将会影响系统设备的稳定性, 引起故障, 甚至会烧毁系统设备, 危害操作人员生命安全。综合布线系统机房和设备的接地, 按不同作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地、防静电接及屏蔽接地等。

交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜采用一组接地装置。接地系统是以接地电流易于流动为目标, 同时也可以降低电位变化引起的干扰, 故接地电阻越小越好。因此, 共用接地系统电阻值的确定应以其中最小值为准。

当防雷接地单独设置接地装置时, 交流、直流和安全保护接地应采用同一组接地装置。为了防止雷击电压对综合布线及连接设备产生反击, 要求防雷装置与其他接地体之间保持足够的安全距离, 但这个要求, 在工程设计中很难实现。如多层建筑防雷接地一般采用建筑主筋和基础底板主筋作接地线和接地体, 无法满足与其他接地体之间的安全距离要求, 可能产生反击, 此时, 只能将建筑物内各种金属体以及进出线管进行严格接地, 而且所有接地装置必须共用, 并进行多处连接, 使防雷装置和邻近的金属物体电位尽可能相同, 以防止雷电反击现象, 保证综合布线和系统设备的安全。

根据国家规范的要求, 在建筑入口区、高层建筑的楼层配线间或二级交换间都应设置接地装置。综合布线引入电缆的屏蔽层必须连接到建筑物入口区的接地装置上, 干线电缆的屏蔽层应采用大于4mm2的多股铜线接到配线间或交换间的接地装置上, 而且干线电缆的屏蔽层必须保持连续。配线间的接地应采用多股铜线与接地母线进行焊接, 然后再引至接地装置。非屏蔽电缆应敷设于金属管或金属线槽内, 金属槽管应连接可靠, 保持电气连通, 并引至接地干线上。同时, 配线架等设备接地应采用并联方式与接地装置相连, 不能串联连接。