智能建筑弱电系统11 弱电系统电源和接地与防雷ppt课件

1、11 弱电系统的电源和接地与防雷 11.1 系统的电源 建筑弱电系统的电源有二个主要衡量目的，一是可靠性，二是稳定性。 11.1.1 集中供电方式 集中供电就是将供电电源设备集中在一同(普通是设置在总配电间内)，经过电线、电缆给分散在各处的弱电设备供电。 这种方式的特点是： 由于供电设备均集中在一同，便于管理； 需求公用机房与配电室、蓄电池室等，基建投资大； 需求专人值守； 从电源室至弱电设备线路较长，线路缺点相对较多。 集中供电方式有各种方案，图11.1是按一级负荷设计的集中供电方式表示图。图11.1 集中供电方式表示图图11.1 集中供电方式表示图 11.1.2 UPS电源 UPS (Un

2、interuptible Power Supply)电源设备是一种静态交流不延续供电安装，当市电网断电时，它能保证立刻向负荷继续供电。它主要由整流器、蓄电池、逆变器三部分组成，如图11.2所示。 UPS可以从不同角度进展分类，如按输出功率大小分、按供电方式分、按供电时间分等。按其根本型式分类有3种，即：铁磁共振式(同步式)、线路交互式和双变换式。其中双变换式又称在线式，在线式能完全实现不延续供电，性能优越，所以目前被广泛运用。 另外，如今运用的UPS普通均有旁路电路，当UPS内部的整流器、逆变器出现缺点时，经过交流静态转换开关接通旁路电源，由旁路电源供电，进一步添加供电可靠性。 UPS电源安装

3、除了保证不延续延续供电外，还起坚持输出电压稳定、频率稳定等作用，即UPS具有以下几项功能：图11.2 UPS组成部分表示图 输出电压能自动调理。 输出为工频正弦波，非线性失真小，输出电压的谐波成分少。 输出的工频能与市电或与另一台逆变器的工频锁一样步，便于进展同步切换或并机运转。 11.1.3 分布式供电方式 分布式供电的特点是： 市电加应急柴油发电机组成的供电负荷等级不变。 取消了集中设置的电源室，节省基建投资，不需专门值守人员。 由于UPS电源安装至用电设备的线路大大缩短，供电的可靠性成倍添加。 部分电源安装的缺点只会使部分用电设备不能正常任务，而对整个弱电系统的影响很小。 由于分散的用电

4、设备耗电量不大，因此每一台UPS的蓄电池容量也大大减小。 分布式供电方式表示图如图11.3所示。图11.3 分布式供电表示图 11.2 智能建筑弱电系统的接地与防雷 11.2.1 系统的接地 1)根本概念 地 地是指大地，接地施工中所指的地，实践上就是自然界的土壤(地层)。从工程角度察看其电气特性，它具有导电性，并且有无限大的容电量。 接地 人们为某种特定目的把电气设备或其他物件和地之间构成电气衔接，这种措施称为接地。 接地体 接地体也叫接地极或接地器，它是直接与土壤接触的金属导体或导体群。可以用人工制造的各种外形的单个或多个金属导体来作接地体；也可以利用非专为接地而设的通地的金属导体来作接地

5、体，这种接地体称为自然接地体，如建筑物或构筑物的根底钢筋就是非常理想的自然接地体。 接地安装 接地体以及把电气设备或其他物件和地之间构成电气衔接的设备称为接地安装。 接地电阻 是电气设备或其他物件至接地体间衔接导体的电阻、接地体本身的电阻、接地体与土壤间的接触电阻、接地体附近土壤的电阻四者之和，其中接地体附近土壤的电阻是最主要的。 2)建筑的接地方式 建筑物可采用多种方式的接地系统进展接地，如TN-C系统、TN-C-S系统、TN-S系统、TT系统、IT系统等，但目前对于自设有变配电所的普通建筑和智能建筑，广泛采用TN-S系统，TN-S系统如图11.4所示。图11.4 TN-S系统 对于由区域变

6、配电所供电的普通建筑以及智能建筑，大都采用TN-C-S系统，TN-C-S系统如图11.5所示。 3)一致接地体 多年来建筑内弱电系统的接地是采用分开单独接地还是采用一致(结合)接地方式，专业界不断存在争议，目前国内外都已达成共识：采用一致接地方式。图11.5 TN-C-S系统 (1)一致接地体的构成 采用一致接地方式时，接地体以利用自然接地体为主。并且，假设自然接地体同时符合以下3个条件，普通不另设人工接地体。 接地电阻小于规定值； 建筑根底的外外表无绝缘防水层； 根底内钢筋必需衔接起来以保证有电气通路，而且要构成闭合环，闭合环间隔地面不小于0.7 m。 图11.6是利用建筑桩基钢筋作一致接地

7、体的桩基钢筋平面衔接图，外圈桩基钢筋普通用40 mm4 mm镀锌扁钢或 12 mm钢筋闭环连成一体，并且将一切桩基钢筋与闭环连通。这一任务也可以在土建制造承台面时完成。图11.6 桩基钢筋平面衔接图 (2)设置总等电位铜排 制造一块100 mm10 mm长约1 m的铜排作为总等电位铜排，其上每隔50 mm钻 13 mm的孔，约20个以供衔接各种接地引线用。将其设置在变配电所或下设备层便于接接地引线的适当位置，并且将其直接与接地体衔接，必需做到总等电位铜排 的电位与接地体的电位一致，即其接地电阻1 ，否那么，必需添加其与接地体的衔接点。假设建筑内自设有变电所，那么还要将变压器中性点以及变电所内的

8、接地网络与其衔接。(3)一致接地的阻值要求一致接地的接地电阻值，按规定必需1 ，这一阻值要比各种分散接地要求的阻 值(普通为4 )严厉得多，这主要是为了让各种接地带来的电流能迅速泄入大地，而不致产生地电位值有较大动摇，使电子设备不能正常任务。普通利用建筑根底钢筋作一致接地体的接地阻值均可到达1 。假设一致接地体的接地阻值达不到规定要求，那么必需添加人工接地体或采取降阻措施。 接地安装安装终了后，应运用接地电阻丈量仪对接地电阻进展丈量。 4)各种功能接地系统 (1)维护接地系统 维护接地系统有防雷维护接地系统与防电击维护接地系统，这里主要讲防电击维护接地系统。维护接地系统有时又称为平安接地系统。

9、 维护接地普通均利用维护接地线即PE线，但应减少PE线都从总等电位铜排上引出，PE干线宜采用镀锡裸铜排，用绝缘子支承敷设在弱电竖井中，铜排每隔0.5 m钻一个12 mm孔，供接分支PE线引到各楼层。裸铜排截面可按弱电设备的最大的用电传输相线导体截面来选择，参见表11.1。 (2)直流任务接地系统 在弱电设备中，电子电路普通采用数字电路或模拟电路。对模拟电路而言，为了放大信号、转换能量等，并使其稳定性好，准确性高，就必需使电路的某一电位为基准电位，如图11.7(a)是一个单级放大电路，其A点为信号基准电位点，输入输出信号的大小以A点电位为基准作比较。当电路 级数较多时，就更需求一个一致的基准电位

10、，以衡量信号的有无、放大倍数的高低等。如图11.7(b)是一个多级放大电路，A点是电位基准点，它的电位作为基准电位，电路的放大倍数都是以A点的电位作为基准电位。假设图中1、2点不是等电位点，那么两级放大电路的放大倍数就不便衡量比较。像上面这两种情况普通均将A点接地，即直流任务接地，这又常称之为信号接地。图11.7 直流接地表示图图11.7 直流接地表示图 (3)屏蔽接地与防静电接地系统 屏蔽通常有两种，一种是静电屏蔽，另一种是电磁屏蔽。 静电屏蔽是防止静电场对任务信号的影响，经过静电屏蔽可以消除两个设备或电路之间由于分布电容耦合而产生的干扰。设备本身普通都具备有静电屏蔽层，只需将静电屏蔽层接地

11、线就近接在PE线上或其辅助等电位铜排上即可起到静电屏蔽的作用。 (4)功率接地系统 弱电设备中普通都装有交直流滤波器，但滤波器必需接地，才干把干扰信号泄入大地，这种较强电流接地叫做功率接地，如图11.10所示。图11.10 功率接地图 (5)交流任务接地系统 当建筑有独立变配电所时，普通采用TN-S接地系统，那么其交流任务接地在变配电所内完成。也就是将变压器中性点、中性线N与总等电位铜排衔接在一同，然后直接接地(接在自然接地体上)，从该点起，引出的中性线N就作为交流任务接地线，并须采取绝缘措施，不能让其再与任何“地和PE线有任何电气衔接。 当建筑由区域变电所供电时，普通采用TN-C-S接地系统

12、，那么其交流任务接地在区域变电所内完成。也就是从区域变电所引来的输电线路，在进入建筑物前， 中性线N必需反复接地(接在自然接地体上)，进入建筑物配电间后，应再与总等电位铜排相连。从该衔接点起，引出的中性线N就作为交流 任务接地线，依然要采取绝缘措施，既不能让其再与任何“地有电气衔接，也不能与PE线有任何衔接。各种功能接地系统的接地引线都要有明确的区别标志，特别是中性线N、维护接地线PE(黄绿双色)、直流任务接地线的区别。 11.2.2 系统防雷 (1)防雷接闪器 接闪器就是专门用来接受直接雷击电流的金属物。接闪的金属杆常称为避雷针，接闪的金属线称为避雷线，接闪的金属网称为避雷网，接闪的网状金属

13、带称为避雷带。 为了有效防止雷击，应采用针网或针带组合接闪器，在房顶最高点和其他次高点多处设置避雷针。避雷网用25 mm4 mm镀锌扁钢或 12 mm镀锌圆钢，组成不大于30 cm30 cm的网格覆盖于房顶，并延伸到女儿墙上，使房顶、墙沿均在避雷带维护范围之内。组合接闪器中的针网、针带二者必需相互衔接在一同并与建筑立柱钢筋(引下线)作可靠衔接。 避雷针通常用铜棒、圆钢或钢管加工而成，长度普通为12 m，圆钢直径不小于12 mm，钢管直径不小于20 mm，壁厚不小于3 mm。顶端均应加工成尖形，并用镀锌或搪锡等方法防止其锈蚀。 避雷针的维护范围是以它能防护直击雷损害的空间来表示，在GB 5005

14、794建筑物防雷设计规范中规定，维护范围采用“滚球法来确定。 “滚球法就是以hr为半径的一个球体，沿需求防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器(包括被利用作为接闪器的金属物)，或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能接受雷击的金属物)，而不触及需求维护的部位时，那么该部分就得到接闪器的维护，也即在避雷针的维护范围之内。 接闪器按建筑物防雷类别布置及滚球半径如表11.2所示。 单支避雷针的维护范围计算如下： 当避雷针的高度h小于或等于hr时 如图11.12所示，距地面hr处作一平行于地面的平行线；以针尖为圆心，hr为半径，作弧线与平行线相交于A、B两点；分别以A、B为圆心， hr为半径作弧线，该

15、弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是维护范围。维护范围是一个对称的锥体。图11.12 单支避雷针的维护范围 如图11.12所示，避雷针在hx高度的xx平面上和在地面上的维护半径按以下计算式确定： 此时在避雷针上取高度为hr的一点，替代单支避雷针针尖作为圆心。其他作法与h hr时一样。 (2)防雷接地引下线 目前普通均利用建筑物柱内主钢筋作为防雷接地引下线。柱下端内钢筋与承台面内钢筋衔接在一同，未连的，要用40 mm4 mm镀锌扁钢使其相连，让它与整个根底钢筋连成一体。柱上端内钢筋应与顶层楼面内钢筋衔接，并与房顶楼面的针带(网)组合接闪器衔接在一同，未连的，要用40 mm4 mm镀锌扁钢使其衔接。 (3)防雷接地体 同样，目前普通均利用建筑根底钢筋这个自然接地体作为防雷接地体，将桩基上端内钢筋与承台面内钢筋连在一同，假设有未连的，要用40 mm4 mm镀锌扁钢使其衔接，这样的防雷接地体是非常理想的，其接地电阻普通均小于1 ，能充分保证雷电流迅速平安地泄入大地内。 (4)防雷等位面与均压环 建筑周围外墙面上