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高層建筑中的主配電系統(tǒng),很多設(shè)計(jì)單位通常采用放射式的配電系統(tǒng),因?yàn)榉派涫脚潆娤到y(tǒng)間的電路故障互不影響,供電可靠性很高,配電設(shè)備較為集中,方便檢修。但是成本投資較高。
電力應(yīng)用按照電力輸送功率的強(qiáng)弱可以分為強(qiáng)電與弱電兩類。建筑及建筑群用電一般指交流220V50Hz以上的強(qiáng)電。主要向人們提供電力能源,將電能轉(zhuǎn)換為其他能源,例如空調(diào)用電,照明用電,動力用電等等。智能建筑中的弱電主要有兩類,一類是國家規(guī)定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能,有交流與直流之分,交流36V以下,直流24V以下,如24V直流控制電源,或應(yīng)急照明燈備用電源。另一類是載有語音、圖像、數(shù)據(jù)等信息的信息源,如電話、電視、計(jì)算機(jī)的信息。人們習(xí)慣把弱電方面的技術(shù)稱之為弱電技術(shù)。
(1)目前大型建筑的典型的配電系統(tǒng)有TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)。配電設(shè)計(jì)中最常使用的就是“TN-C-S”供電系統(tǒng),各層配電箱和配電設(shè)備使用“TN-S”系統(tǒng)。
(2)建筑工程的電氣接地系統(tǒng)包含三個模塊,即防雷接地、電氣設(shè)備保護(hù)與變壓器中勝點(diǎn)接地、電氣設(shè)備工作接地等。電氣設(shè)計(jì)中的接地系統(tǒng)有兩種,即獨(dú)立接地系統(tǒng)和統(tǒng)一接地系統(tǒng)。其中,獨(dú)立接地系統(tǒng)顧名思義,即整個系統(tǒng)中各個模塊獨(dú)立建立接地網(wǎng)絡(luò),且為避免干擾。統(tǒng)一接地系統(tǒng)是共用一個接地體。
(3)建筑防雷接地。我國的高層建筑物(含鋼結(jié)構(gòu)建筑)的防雷接地引下線一般長約100m左右,在防雷接地裝置中,接地電阻阻值越小,則瞬間內(nèi)沖擊接地電壓降就越小,建筑物遭受雷擊的危險性就越小。在建筑物特別是高層建筑的施工中,利用建筑物基礎(chǔ)地板鋼筋作為自然接地體,利用建筑物的柱或剪力墻內(nèi)豎向鋼筋做引下線。
(4)建筑工作接地。交流工作接地將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)直接或經(jīng)特殊設(shè)備與大地作金屬連接。工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線(N線)接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子,等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意,該接線端不能外露;不能與其它接地系統(tǒng),如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接;也不能與PE線連接。
(5)建筑保護(hù)接地。“TN-S”系統(tǒng)能夠?qū)E線進(jìn)行重復(fù)接地,它的作用分為:①如果沒有重復(fù)接地,在PE斷線的情況下,系統(tǒng)處于不接零不接地的無保護(hù)狀態(tài)。如果對其進(jìn)行重復(fù)接地,在PE正常的情況下,系統(tǒng)處于接零受保護(hù)的狀態(tài);當(dāng)PE斷線的時候,系統(tǒng)會處于接地保護(hù)的狀態(tài)。②如果相線斷線和大地之間發(fā)生短路,那么故障電流的存在就導(dǎo)致了PE電位升高。當(dāng)斷線點(diǎn)和大地之間的電阻較小,PE電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過安全電壓。危險電壓沿著PE線能危機(jī)到人身安全。進(jìn)行重復(fù)接地后,電阻和電源工作接地,電阻并聯(lián)后等效電阻會小于電源工作的接地電阻,能夠降低PE線對地電壓,減少觸電危險。③PE線重復(fù)接地能夠降低短路時的對地的電壓??傊纳芓N系統(tǒng)保護(hù)性能,要通過重復(fù)接地來降低對地電壓,減輕斷線危險,降低事故的危險性。
隨著計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的應(yīng)用,強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)不能互相連接。主配電系統(tǒng)采用“TN-S”系統(tǒng)是為了確保供電系統(tǒng)的可靠性,因此要在電纜井內(nèi)埋下符合要求的銅線,一個是對電子設(shè)備的接地使用,一個是給其他的電氣設(shè)備的接地使用。配電箱的接地端要和電纜井的接地端相連,箱內(nèi)的接地線給用電設(shè)備接地。接地故障不僅能夠影響到人身安全,還可能引起火災(zāi)現(xiàn)象。接地系統(tǒng)的不同方式,他們在防火的安全程序也不同。
(1)干擾問題。系統(tǒng)的應(yīng)用中有幾種干擾,干擾和噪聲。它是壓入供電系統(tǒng)與電氣信號信號無關(guān)的物體。干擾會導(dǎo)致測量誤差,嚴(yán)重干擾的現(xiàn)象比如閃電,很可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。干擾常見的情況有:①電阻耦合引入干擾:因?yàn)榻^緣老化、漏電等情況,它們接觸到帶電體會引入干擾,有些舊儀器有可能造成短路電源,它和信號線之間會產(chǎn)生干擾。例如圖1在不合理的地面上安裝接地線,比如加入干擾環(huán)保署,這種方式能夠接近AB兩點(diǎn)間的距離,但是會存在大的潛在差異,潛在的差異可能是兩端一線B產(chǎn)生大流通。②電容電感耦合導(dǎo)致干擾現(xiàn)象;③計(jì)算機(jī)供電線路導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象;④雷電導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象。
圖1 兩點(diǎn)接地的干擾
(2)強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地不同。根據(jù)用途分呈保護(hù)接地和功能,保護(hù)接地包括防雷接地、電氣侵蝕防治、電氣接地、靜電接地;功能性接地包括工作接地、屏蔽接地信號。不同地面存在不同需求,要根據(jù)地面建筑來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(3)接地方式要注意的問題。當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)是TN型的通信設(shè)備,嚴(yán)格的限制交流電源頻率干擾不容易和內(nèi)部組件絕緣。為了避免出現(xiàn)失誤現(xiàn)象,要采用雙設(shè)備線圈供電,連接IT系統(tǒng)。電纜屏蔽層要避免干擾電流要在低頻電纜處點(diǎn)接地,能夠保證盾地潛力,要采用多點(diǎn)接地。同時消除地面上的電位差,避免干擾。環(huán)型的接地系統(tǒng)要使用等電位連接,混合接地系統(tǒng)要使用輻射式接地。
(4)接地極和接地線的安裝問題。強(qiáng)弱電系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合接地,其接地電阻要小于1歐,采用聯(lián)合接地極要注意弱點(diǎn)接地和高電壓不能在同一點(diǎn)。比如電腦等需要高抗干擾設(shè)備,其接地線使用的橫截面積不能低于25毫米平方,絕緣銅線要避免和高壓電氣接地線相同。
(1)單點(diǎn)接地。工作頻率低的情況可以采用單點(diǎn)接地,單點(diǎn)接地指的是以地面系統(tǒng)作為參考點(diǎn),在地上設(shè)置好安全的接地螺栓。要防止兩點(diǎn)的接地產(chǎn)生阻抗電路。多個單點(diǎn)接地的電路可以分為兩個串聯(lián)電路和并聯(lián)電路,因?yàn)樽杩闺娐否詈希虼艘捎脝吸c(diǎn)接地的平行式低頻電路。為了防止雜散電路和工頻的產(chǎn)生干擾,所以要和機(jī)殼地線絕緣。
(2)多點(diǎn)接地。工作頻率高的情況可以采用多點(diǎn)接地類型電路,接地導(dǎo)致阻抗是成正比的頻率、長度能夠增加共同點(diǎn)阻抗,這樣會增加總阻抗產(chǎn)生的電磁干擾力,因此要盡量使用多點(diǎn)接地,盡量找到能夠最接近低地面的接地電阻。
(3)混合接地。1MHZ到30MHZ間的工作頻率電路要使用混合接地類型。當(dāng)接地線的長度小于二十分之一的工作波長信號的時候,要采用單點(diǎn)接地類型,也可以采用多點(diǎn)接地類型。
(4)浮動式電路。浮動式電路接地的優(yōu)點(diǎn)是電路不受大地電氣屬性的影響,但是它的缺點(diǎn)是電路會受到寄生蟲的影響,這樣會增加模擬電路的感應(yīng)干擾。
(5)接地電阻。接地電阻盡量要小,當(dāng)電流通過接地電阻的時候,這樣能夠產(chǎn)生電壓。電壓有常規(guī)性的接地阻抗的電磁干擾,也存在設(shè)備通過過電壓能造成對人身的傷害。降低接地電阻,使用的總截面和長度要選用合理。
建筑電氣工程的整個建筑物的接地系統(tǒng)可能為防雷接地、工作接地、保護(hù)接地、抗干擾接地等所共用,也可能分別設(shè)置。應(yīng)該注意的事,如整個建筑物共用一個接地系統(tǒng),則要審閱不同專業(yè)的相關(guān)圖紙對接地裝置接地電阻值的規(guī)定,以滿足最小值的要求為準(zhǔn)。如果是分別設(shè)置的,則要在敷設(shè)時保持不同接地導(dǎo)體的間隔距離,更不能直接導(dǎo)通,以免相互干擾。
研究大型建筑中強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù)有利于人身安全和電子設(shè)備能夠正??煽康倪\(yùn)行,不合理的接地技術(shù)會導(dǎo)致電磁干擾,導(dǎo)致電子設(shè)備的不正常工作。電磁兼容的重要技術(shù)之一就是強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù),因此要充分重視研究強(qiáng)弱電系統(tǒng)的接地技術(shù),避免各系統(tǒng)間的干擾,提高安全可靠性。
[1]洛雁,趙吉升.功能完善獨(dú)具特色——山東新聞大廈智能化弱電系統(tǒng)工程實(shí)踐[J].工程設(shè)計(jì)CAD與智能建筑.2002(04).
[2]王子明,鄭翹.智能建筑的發(fā)展及其弱電系統(tǒng)的構(gòu)成[J].科技信息(科學(xué)教研).2007(18).
[3]金紅峰.淺談弱電系統(tǒng)管理及維護(hù)的一點(diǎn)心得[J].藝術(shù)科技.2007(03).