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                  綜合布線系統雙絞線電纜的屏蔽問題,你了解嗎?

                  來源:千家網 作者:Harris編輯 更新時間:2018/9/29 7:38:52

                  摘要:做好綜合布線系統雙絞線電纜的電磁屏蔽與接地,充分發揮線纜屏蔽層的作用,既可以有效地抵抗外部電信號的干擾,又能夠阻隔線纜所承載的信息發生外泄。

                     做好綜合布線系統雙絞線電纜的電磁屏蔽與接地,充分發揮線纜屏蔽層的作用,既可以有效地抵抗外部電信號的干擾,又能夠阻隔線纜所承載的信息發生外泄。
                    
                    1、綜合布線技術的發展
                    
                    目前,綜合布線技術在我國已經得到了廣泛應用,各種信息技術和相應的傳輸手段迅速發展,隨之而來,應用于智能建筑的各種局域網層出不窮,以更好地滿足各類語音、數據、圖像等通信業務在智能建筑中的傳輸需求。綜合布線系統的信息傳輸速率由10Mbit提升至100Mbit直至1000Mbit以上,所采用線纜用材也由5類、超5類雙絞線相應地發展至6類、超6類、7類雙絞線以及皮線光纜等多種類型。
                    
                    2、綜合布線系統中屏蔽線纜的作用綜合布線系統的優點之一就是具有較強的兼容性。
                    
                    可以將話音、數據與圖像等不同網絡的配線經過統一的規劃、設計,采用不同的傳輸介質、信息插座、交聯設備、適配器等綜合到1套標準的布線系統中,實現建筑物內部信息傳輸系統的模塊化管理方式,能夠顯著提升網絡靈活性。除去皮線光纜,不同性質的線纜一般都是沿著弱電通道敷設,由于線纜之間的電磁干擾(尤其是同頻干擾)現象嚴重,電信號在傳輸過程中會產生電磁場,電磁場范圍內的其他線纜必將產生感應信號,感應信號的強度則取決于磁場強度、輻射源以及被感應線纜的距離、感應線纜的長度等因素。輻射源信號越強,頻率越高,產生的電磁場就越強;線纜距輻射源越近,線纜越長,感應信號也就越強;輻射線與感應線平行敷設時感應強度達到峰值。
                    
                    考慮到經濟投資等原因,部分傳輸質量要求較低的網絡可以選擇非屏蔽雙絞線。而對于某些抗干擾性能要求高的網絡則應選擇使用屏蔽雙絞線,以確保各類纜線之間的屏蔽性能。
                    
                    屏蔽性能直接關系到網絡的安全性、穩定性,確保綜合布線系統的電磁兼容(EMC)性能良好。
                    
                    一是可以有效抑制因電磁干擾而引起的線纜之間雜音、串音、數據丟包等現象,從而提高傳輸業務的穩定性。
                    
                    二是可以防止電磁信號外泄。目前,先進的電磁偵測設備能夠在千米之外接收到來自計算機網絡、通信語音線路輻射出來的電磁波,通過還原、復現等技術手段竊取相關信息,從而危害個人、企業(單位)甚至國家信息安全。性能良好的屏蔽線纜能夠阻擋傳輸線纜中高頻信號產生的電磁輻射,阻斷電磁信號外泄,避免將承載的電磁信號耦合到同處弱電通道的相鄰線纜中造成信息外泄。
                    
                    中華人民共和國信息產業部《GB50311-2007綜合布線系統工程設計規范》——3.5規定:
                    
                    (1)綜合布線區域內存在的電磁干擾場強高于3V/m時,宜采用屏蔽布線系統進行防護。
                    
                    (2)用戶對電磁兼容性有較高的要求(電磁干擾和防信息泄漏)時,或網絡安全保密的需要,宜采用屏蔽布線系統。
                    
                    (3)采用非屏蔽布線系統無法滿足安裝現場條件對纜線的間距要求時,宜采用屏蔽布線系統。
                    
                    (4)屏蔽布線系統采用的電纜、連接器件、跳線、設備電纜都應是屏蔽的,并應保持屏蔽層的連續性。
                    
                    3、屏蔽線纜的應用綜合布線外護套與芯線之間有屏蔽層阻隔的線纜稱為屏蔽線纜,屏蔽層(單層或雙層)主要由銅、鋁等非磁性金屬材料制成,其厚度遠小于其趨膚深度。
                    
                    目前,使用最廣泛的是屏蔽雙絞線(STP,ShieldedSwistedPair),它兼顧雙絞線的平衡性和屏蔽層的屏蔽性,在四對雙絞線的外面加裝一層或兩層鋁箔,利用屏蔽層對電磁波的反射、吸收和趨膚效應的原理,結合雙絞線平衡抵消串擾的傳輸性能,可以有效防止外部電磁干擾進入線纜,同時能夠阻止內部信號外泄。
                    
                    所謂趨膚效應是指導體中有電流通過時將在其周圍產生磁場,磁場又將在導體中產生感應電流,感應電流會在導體截面上隨頻率的升高而趨于導體表面分布,頻率越高,趨膚深度越小,即頻率越高,電磁波的穿透能力越弱。
                    
                    4、屏蔽層的接地
                    
                    《GB50311-2007綜合布線系統工程設計規范》7.0.4規定:綜合布線系統應采用共用接地的接地系統,如單獨設置接地體時,接地電阻不應大于4Ω。如布線系統的接地系統中存在兩個不同的接地體時,其接地電位差不應大于1Vr.m.s。
                    
                    采用屏蔽線纜必須保證良好的獨立接地,從而有效抑電磁干擾,但如果接地方式不當,會直接影響屏蔽效果,無法解決干擾問題。在實現屏蔽層接地時,還必須注意應將屏蔽層用專用連結器連接(如金屬夾鉗接),避免產生所謂“豬尾巴”效應(所謂豬尾巴效應,是指電纜屏蔽層接地時沒有全方位搭接,導致高頻搭接阻抗增大,電磁干擾耦合電壓增加,并且會導致靜電電流泄放困難)。
                    
                    (1)針對不同的傳輸信號頻率,屏蔽接地方式也有不同,可以按照低、高頻兩種情況進行接地分類。工作頻率小于1MHz的低頻電路中,布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,故應采用單點接地;信號工作頻率大于10MHz時,地線阻抗明顯變大,需盡量降低地線阻抗,故應采用多點接地;信號工作頻率為1~10MHz時,最長的走線或接地引線線長小于波長的1/20時用單點接地,否則應用多點接地。
                    
                    (2)從電路參考點的角度考慮,屏蔽層如做到全程接地,效果最好,但現實中卻很難實現。因此,屏蔽層接地主要分為單端接地、兩端接地和懸浮地(與大地絕緣,特殊情況使用)。綜合布線的屏蔽層連接須做到完整、貫通。單端接地時,接地點應通過貫通的屏蔽層連接至建筑物的聯合接地體(各樓層弱電間屏蔽線盡匯聚可能采取并聯方式);兩端接地時,可選擇連接至各樓層的保護地,例如機柜內保護地線排、橋架、信息點底盒等,通過保護地上連建筑物的聯合接地體。無論單端還是兩端接地,都具有一定利弊共存的矛盾,對此,我們應該有清晰的認識。
                    
                    《GB50217-1994電力工程電纜設計規范》——3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式,應符合下列規定:
                    
                    (1)計算機監控系統的模擬信號回路控制電纜屏蔽層,不得構成兩點或多點接地,宜用集中式一點接地。
                    
                    (2)除(1)項等需要一點接地情況外的控制電纜屏蔽層,當電磁感應的干擾較大,宜采用兩點接地;靜電感應的干擾較大,可用一點接地。雙重屏蔽或復合式總屏蔽,宜對內、外屏蔽分用一點,兩點接地。
                    
                    單端接地是最常用的接地方法,將屏蔽層做等電位單端接地,另一端懸空,屏蔽層上沒有形成地回路,不存在地電位差,也就有效地避開了地環路電流,因此具有高達70dB衰減以上的抗電磁干擾能力,單端接地在綜合布線弱電系統中得到了廣泛的應用。單端接地的缺點是:屏蔽層上沒有環路電流,屏蔽層具有抗電場干擾能力,而無法防止磁場強度變化所感應的電壓,因而缺乏抑制磁場耦合干擾的能力。
                    
                    兩端接地可以通過外部干擾電流產生的磁場感應在屏蔽層中產生一個與外部干擾電流方向相反的電流,這個電流起到抵銷降低干擾電流的作用。兩端接地時,屏蔽層、接地線和大地將構成閉合環路,由于兩端地電位的不一致,存在地電位差(電位差小于1Vr.m.s的除外),在屏蔽層中則會產生一個附加地環路電流,從而對纜內的雙絞線造成耦合干擾,且這個電流將使屏蔽層產生次生磁場,對纜內的雙絞線形成干擾,在信號回路中出現雜散的環流造成電流不平衡。由于電磁場的干擾,反而降低了雙絞線屏蔽去耦的能力。
                    
                    對于高輸入或輸出阻抗的電路,尤其是在高靜電環境中,有必要使用雙層屏蔽的線纜,兩層屏蔽應是相互絕緣隔離型屏蔽。外層屏蔽必須兩端接地,主要是為降低電磁干擾強度,由于存在電位差而感應出電流,因此產生降低源磁場強度的磁通,從而基本上抵消掉沒有屏蔽層時所感應的電壓。內層屏蔽層必須等電位單點接地,因為外部強度已經降低,盡快放電、消除干擾才是內層的目的。現實中,除非是有特殊的涉密防護要求,綜合布線系統中很少真正用到雙屏蔽層線纜,一般是將屏蔽線纜占用的專用橋架、穿線鋼管作為外屏蔽層,將屏蔽線纜的屏蔽層作為內屏蔽層。
                    
                    5、綜合布線系統中橋架安裝的注意事項
                    
                    《GB50311-2007綜合布線系統工程設計規范》--7.0.7綜合布線的電纜采用金屬線槽或鋼管敷設時,線槽或鋼管應保持連續的電氣連接,并應有不少于兩點的良好接地。
                    
                    綜合布線系統中的金屬橋架、穿線管是重要基礎設施,在電磁屏蔽方面也可以起到一定的輔助作用。專用的屏蔽橋架只能敷設同一業務屬性的網絡線纜,嚴禁在同一屏蔽橋架中與其他業務的線纜混合敷設。不同線纜平行敷設,相互就會產生電磁耦合,平行走向越長耦合感應越強,因此橋架從弱電間進入走廊,從走廊橋架引金屬管到信息插座,都必須與其他線纜之間保持規定的間距,達到網絡建設標準的相關要求。
                    
                    由于布線橋架是由金屬的直槽、彎頭、三通、四通通過連板連接形成的一套完整結構,如果橋架采用表面噴塑或噴漆的產品,它的相互連接是絕緣的,僅靠跨接線做電氣連接;橋架的蓋板與槽體接觸存在絕緣層,獲得的屏蔽和接地效果就無法保證。因此,應選擇表面經過鍍鋅防銹處理的橋架、穿線鋼管,其優點是導電性能好,接地電阻小,確保了全封閉線槽的整體屏蔽效果。橋架、穿線鋼管接頭必須做垮接線連接,確保起到全程屏蔽貫通的作用。屏蔽信息點要求預埋金屬底盒(有條件的可以將金屬底盒接地)。屏蔽專用橋架應直接與建筑物的聯合接地體連接,接地電阻要求小于4Ω。并且,其他設施不能將橋架作為接地線使用。
                    
                    還應當注意的是,橋架雖然有屏蔽作用,但是其屏蔽指標是不確定的,目前國家并沒有針對橋架、線槽屏蔽性能的規范標準,因此在實際應用中,不能完成依賴橋架作為線纜的屏蔽體。橋架作為屏蔽材料,只能做為加強屏蔽和隔離效果的一種規范化以外的輔助手段,用以提高屏蔽效果。
                    
                    編輯:Harris
                    

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