智能大廈弱電系統(tǒng)配電模式初探

1、no matter how hard it is now, we must also be dancers of life.同學互助一起進步（頁眉可刪）智能大廈弱電系統(tǒng)配電模式初探 近年來,建筑智能化技術發(fā)展很快,尤其是網(wǎng)絡通訊技術發(fā)展突飛猛進?，F(xiàn)在很多高層建筑競相引進各種弱電集成系統(tǒng)以提高大廈智能化管理水平,實現(xiàn)建筑設備管理自動化(ba),通訊自動化(c a),辦公自動化(0a)。這是現(xiàn)代高層建筑發(fā)展的趨勢,但在目前的操作實現(xiàn)過程中,還存在許多問題有待于完善和解決。比如:現(xiàn)在許多高層建筑中,各弱電子系統(tǒng)的核心一機房配電及布線的設計和施工就存在許多問題:最新國標圖集智能建筑弱電工程設計施工圖集

2、(圖集號97x700)和建筑電氣安裝工程圖集(第4集)等,除了對消防、保安監(jiān)控、電話站房、電子設備間等的配電和布線作了較詳細的標準做法闡述外,對其它諸如計算機機房、樓控設備機房和閉路電視機房等的配電和布線標準做法闡述不盡詳細和全面,部分做法描述過于模糊。近幾年出版的一些智能建筑設計技術手冊(如華東建筑設計研究院,東北建筑設計研究院等編寫的)和建筑弱電設計工程技術手冊(如劉國林、梁華、陳一才等編著的)等也均未對這一問題作詳細和深入的探討?，F(xiàn)行的民用建筑電氣設計規(guī)范(jgj/t16一92)對這一問題的規(guī)定也不夠詳細和明確。所以,現(xiàn)在大多數(shù)建筑設計院、專業(yè)弱電設計安裝公司對弱電機房的設計都較為粗略,

3、出圖大多類似原理模式圖而不是施工圖。目前具備強、弱電各系統(tǒng)安裝技術水平和能力的施工安裝公司非常少,而且由一家電氣安裝公司承接智能大廈的所有強、弱電設備系統(tǒng)安裝是不可能也不現(xiàn)實的。即便是弱電系統(tǒng)集成也不可能由任何一家安裝公司單獨完成,因為弱電設備種類很多,各產品安裝公司都有各自的產品優(yōu)勢和技術優(yōu)勢,智能大廈建設方在綜合考慮質量、價格和售后服務等因素后必然將弱電系統(tǒng)集成工程按系統(tǒng)功能劃分,分成若干弱電子系統(tǒng)項目:大的弱電安裝公司可承包整個樓宇控制自動化系統(tǒng)工程項目,如:美國honeywell(霍尼威爾)johnson(江森),英國satchwell(薩切維爾)等在中國的代理安裝公司;小的弱電安裝公

4、司可承包到閉路電視監(jiān)控,電子防盜等項目,這樣的安裝公司舉不勝舉。這樣就造成了在實際智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程中,強電安裝公司、各弱電子系統(tǒng)安裝公司各行其責,相對獨立地進行設備和管線安裝的現(xiàn)狀,而各設備系統(tǒng)之間因缺乏技術安全規(guī)范約束,相互配合、協(xié)調做得不好(有關建管監(jiān)督部門因此管理不力)。所以筆者參觀和調研的一些智能大廈的弱電設備機房幾乎無一例外地存在著:不同電壓等級、頻率的信號線在機房內交叉排布和在設備背面接口處相互穿繞,電源配置不合理,電氣火災、漏電和信號相互干擾等隱患;系統(tǒng)運行可靠性差,機房設備維護和管理不便等問題。為此,筆者提出了智能大廈弱電機房的綜合化配電和布線模式問題。智能大廈弱電機房

5、按性質和功能大致可分為:計算機機房、樓控設備管理機房、程控交換機房、消防報警和控制機房、閉路電視機房和保安監(jiān)控機房等?？紤]到上述各弱電機房基本上都有計算機設備,本文著重對有計算機設備的機房進行探討,以供同行及專家參考。1 電源弱電機房設備屬于一級負荷,應采用兩條專用干線尋|進兩路獨立電源在末端互技。對用電容量較小的可就近從一級照明負荷干線弓|進電源,當電源故障率高時,可考慮在機房附近設置自備發(fā)電機或增加蓄電池容量。計算機設備對電源要求質量較高,不僅要求采用不間斷供電系統(tǒng),而且要求電源電壓波動在10%以內才能正常工作。一些網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸設備甚至要求電源電壓波動在5%以內。而智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程

6、一般處于大廈竣工精裝修階段,各類建筑設備使用頻繁,電源電壓很難滿足上述要求。智能大廈技人使用后,在上下班時間段內,供電系統(tǒng)電源電壓也經(jīng)常超出土10%波動范圍。大量實測資料可以說明這一點。所以,在設計選取不間斷供電電源(ups)時:(1)應使其輸出功率大于用電設備額定功率之和的1.31.5倍,額定放電時間應為1030分鐘。(2)應滿足抗電壓波動指標,否則應在ups電源前設置電源穩(wěn)壓器。(3)用電設備中整流器負荷較大時,在ups電源前配電回路上設置諧波吸收器來吸收高次諧波,使輸出電壓,總波形的失真度不超過5%(單相輸出允許10),電網(wǎng)質量較差的地區(qū)應在ups電源裝置前設置頻率偏差保護器。(4)根據(jù)

7、用電設備對供電可靠性和連續(xù)性的要求,選取ups電源工作方式:單一式、并聯(lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式。其旁路電源應滿足負荷容量和特性要求。旁路上設置濾波器,自備發(fā)電機不作旁路電源直供負荷。設計單位和施工安裝公司必須像設計安裝配電房時充分了解掌握供電對象和環(huán)境資料一樣充分搜集弱電機房設備和系統(tǒng)資料才能做好電源設計和布置,從而合理滿足弱電機房用電需要。弱電機房應設單獨電源管理間,用防火墻與弱電設備隔離,避免電源管理間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災等事故傳播到弱電設備機房內。弱電設備機房與電源管理間設單扇朝電源管理間方向開啟的連通門,可考慮在弱電設備機房與電源管理間之間設置玻璃觀察視窗。電源管理間應做水

8、泥地面,為防潮防濕可砌0.30.5m高水泥平臺擱置ups電源。對于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號任務繁重,網(wǎng)絡服務器較多的計算機機房和樓控設備管理機房,應考慮選取智能ups電源,要求其將因主電源故障、自身充電故障或其它原因等使其蓄電能力不足,不能正常供電這一情況發(fā)送給上述機房系統(tǒng)監(jiān)控主機,系統(tǒng)監(jiān)控主機應具備相應硬件接口和電源監(jiān)控處理軟件,對系統(tǒng)內各數(shù)據(jù)處理機和服務器等進行順序設置,強制存儲各自當前數(shù)據(jù)信息、備份文件、進入睡眠狀態(tài)和執(zhí)行關機操作等,避免數(shù)據(jù)傳送紊亂和計算機控制系統(tǒng)誤操作等。智能ups電源故障排除、恢復供電后,應發(fā)送信號給系統(tǒng)監(jiān)控主機,使其重新啟動,由它激活和重啟系統(tǒng)各數(shù)據(jù)處理機和服務器等動態(tài)

9、實時工作設備。2 接地弱電機房電氣接地有三種:(1)直流地(包括邏輯量及模擬量信號系統(tǒng)的接地)(2)交流工作地(3)安全保護地。以上三種接地的接地電阻值均要求不大于4對于智能大廈,可靠而又經(jīng)濟可行的接地方法是采用共同接地方式,和防雷接地共用一組接地裝置,采用tn一s接地系統(tǒng)。交流工作地和安全保護地分別取自電源供電線上的n線和pe線。智能大廈統(tǒng)一接地體的電阻一般都小于1,筆者考察和調研過北京、上海、重慶、深圳和海南的一些高層建筑項目,它們的統(tǒng)一接地電阻大都為0.20.5,某些高層建筑個別測試點接地電阻值最大不過0.8。當然,統(tǒng)一接地電阻不應大于1的要求是一個最低限值,在具體工程中應越小越好,如達

10、不到要求應增加接地體數(shù)量或采取人工降阻措施來滿足實測要求(宜選用高效率且對接地體無較大腐蝕的降阻劑)。這里略作強調的是:引進弱電機房ups電源管理間的兩路電源時,主電源采用三相五芯(3l n pe)絕緣防火電纜,備用電源采用蘭相四芯(3l n)絕緣防火電纜。用主電源電纜pe線在電源管理問互投切換箱內作輔助等電位接地端子排。需要做直流地的弱電機房(如程控交換機房和計算機網(wǎng)絡設備機房等)應鄰設于計算機機房,電源交流工作地和安全保護地取自計算機機房電源管理間,單獨從大廈變配電房總等電位接地母排尋|上兩根截面積不小于16mm2的絕緣防火電纜(如:單芯16mm2、三芯6mm2和四芯4mm2等),在有直流

11、接地的弱電機房設專用金屬接線箱匯接它們,做直流接地端子排供直流地設備端接使用。大廈變配電房總等電位接地母排應設避雷器、放電間隙或浪涌電壓抑止器等保護裝置,以防雷擊時接地裝置電位升高,通過接地線反擊電氣設備,引起直流地電位較大波動而導致電子設備工作失常。弱電機房內防靜電活動地板距地面0.3m高。沿機房四邊墻線用20x4mm扁鋼或中6mm鋼筋將活動地板金屬支撐管腳做多點重復接地焊接,在近電源管理間一側用6mm2以上的銅芯絕緣線穿鋼管或pvc管接人電源管理間內的輔助等電位接地母排,使弱電機房地板面既成為安全可靠的等電位平面,又屏蔽保護了地板下各種信號線路免受電磁干擾,還隔離了地板上、下不同電壓和頻率

12、信號線路間的相互干擾。3配電和布線弱電機房電源管理間電源進線注意采取防雷擊措施,不宜使用鎧裝電纜,否則將電纜的金屬外皮與接地裝置連接。從大廈外引入的鎧裝信號電纜和屏蔽信號線進入弱電機房前應注意采取防雷擊措施,避免沿建筑外墻或靠近防雷引下線敷設,以免遭受雷擊,以及避免在雷擊建筑物時,受到防雷裝置引來的高頻電磁干擾。上述線纜進入弱電機房后,應設金屬接線箱(盒)在其內將線纜金屬(屏蔽)外皮接連避雷器或浪涌電壓抑止器,然后與弱電機房輔助等電位接地母排用截面積不小于6mm2銅芯絕緣線連通,穿鋼管保護敷設。這樣做還可以抑制上述線纜在傳輸路途上接收到的其它鄰近干擾源產生的高頻電磁干擾信號,從而有效可靠地保證

13、信號傳輸?shù)馁|量。從弱電機房弓|出的信號線路應用金屬線槽沿墻并在吊頂內敷設,避免與其它電氣管路平行緊貼敷設。盡量避開空調、消防、暖氣和給排水等管道,與它們的間距大于0.3m。弱電機房ups電源出線接設金屬配電箱,底邊距地1.4m暗裝,若有困難亦可掛墻明裝,根據(jù)弱電機房內設備負荷容量和分布情況分設單、三相回路,用小型真空斷路器如c45n、dz47等線路保護開關,箱內設置輔助等電位接地母排。對于蘭相輸出的負荷不平衡度,最大一相和最小一相負載的基波均方根電流之差,不應超過ups電源額定電流的25%,而且最大線電流不超過額定值。弱電機房照明負荷和空調負荷不由ups電源供電,應由電源、管理間互投切換箱設置

14、照明供電回路和額定功率,總和小于2kw的風機盤管或分體空調機配電回路供電。在機房出入口附近墻面方便位置暗裝照明開關箱或開關面板,空調插座設置在機房活動吊頂內墻面上或距地1.8m的墻面上,額定功率總和大于2kw的空調負荷應由弱電機房所在樓層附近的動力或照明配電箱配電,照明負荷和空調負荷線路均沿吊頂內或墻面敷設,避免在弱電機房內活動地板下穿越。另由該互技切換箱配置電源管理間內的單相檢修電源回路,在電源管理間各墻面距地0.3m設置檢修電源插座,禁止使用2kw以上大功率電感性電動工具,確需使用這類工具以及三相檢修設備,應使用施工移動式配電盤從弱電機房所在樓層附近的動力或照明配電箱接取電源。弱電機房設備

15、桌、機柜和配線架三種方式布置。這里以電源管理間在機房右側為例,其它情況可類似處理。如圖2所示,從ups電源配電箱尋|出的配電線路穿薄皮鋼管或阻燃pvc管從弱電機房活動地板下敷設至各排設備桌、機柜和配線架的背面,從帶穿線孔的活動地板(可選購或定制這類活動地板,穿線孔一般為2032mm)引上穿管保護接進金屬導軌式插座線槽、機柜或配線架。金屬導軌式插座線槽用螺栓固定安裝在設備桌背面距活動地板0.10.3m為宜。一般電源插接件設備自帶電源線為1.02.0m,而設備桌高度一般在1.0m以下,完全可滿足電源插接距離要求,這里需作說明的是設備桌上設備一般為單相負荷j若有三相設備應為落地擺放,設專線回路用地面

16、插座盒(接線盒)配電。金屬導軌式插座線槽內卡裝模數(shù)化電源插座,未卡裝插座部位用金屬蓋板(每塊0.2m長為宜)卡扣,起到安全保護和電磁屏蔽的作用。模數(shù)化電源插座分端接件和中聯(lián)件兩種。這種插座的插座孔(如圖3所示,正面)對二、三極外接設備插頭兼容通用,根據(jù)需要還可作附帶開關或防護罩,可方便擴展和拆裝,卡裝在金屬導軌式插座線槽內牢固、可靠和安全,并按設備桌上設備位置和數(shù)量分組配置模數(shù)化電源插座,組間用與供電電源線同型號的線連接,盡量使設備桌上的設備電源插頭線垂直跨越桌邊接進模數(shù)化電源插座,使設備桌背面電源接線整齊、安全、美觀且便于檢修。信號線纜在活動地板下從機柜、配線架至各設備應用金屬線槽沿設備桌或

17、機房主平面內縱橫敷設,從設備桌背面的活動地板穿線孔弓l上接進設備(注意不得與電源線路共用活動地板穿線孔,且間距大于0.1m)。信號線纜避免沿機房墻邊敷設以防與強電線管交叉等。桌上設備之間的信號連線是短線的(長度小于3m)沿設備背部桌面明敷,但不得懸吊在設備桌背側空中;是長線的(長度大于3m)應從活動地板穿線孔翻下(上)穿薄皮鋼管在活動地板下敷設。上述做法較科學地保證了弱電機房供電的可靠和安全,各種不同電壓和頻率的信號線纜敷設安全、相互隔離度好、整齊、美觀并方便維護管理。4 防擾機柜的設計構想弱電機房的機柜、單側有源配線架(單面設接線排,柜內上部設擱板放置有源設備如路由器和集線器等)合理布線才能

18、保證電氣安全、相互隔離度好和維護檢修方便。目前大多數(shù)成品機柜和單側有源配線架存在電氣隱患:強、弱電線路在機柜背面交叉嚴重,機柜內配電沒有統(tǒng)一規(guī)范標準。目前做法大多是利用機柜背面、底部或上部空余地方任意擺放保護開關和電源插線板,有的甚至把電源插線板懸吊在空中(有時對機柜進行操作管理時也會無意地造成這種情況),這樣很容易導致接觸不良或漏電使設備發(fā)生掉電故障,甚至尋|起電氣火災。為此,筆者進行了防擾機柜設計構想(即改造目前具有上述問題的成品機柜和配線架):首先從外形上,應設計機柜寬度大于0.5m,使機柜能橫跨活動地板的兩根支撐橫擔(活動地板塊一般為0.4x 0.4m2和0.5x 0.5m2正方形板),從而保證支撐牢靠,下進出線穿越活動地板方便。機柜高度不大于2m,以便于操作和維護。進深寬度可按最大內置設備進深寬度 0.3m設計。機柜底部支撐腳采用滑輪使機柜成為可移動式的,這樣便于安裝調整和檢修,面門設計為單扇拉開式,門面為有機玻璃鑲嵌金屬邊框以便