智能大廈弱電系統(tǒng)配電模式初探

1、智能大廈弱電系統(tǒng)配電模式初探摘要：文章針對(duì)智能大廈內(nèi)各弱電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)缺乏統(tǒng)一性造成的線路擁擠、信號(hào)互相干擾、運(yùn)行可靠性差等問題進(jìn)行了分析，著重討論了電源及交直流隔離、接地和信號(hào)線防擾等問題，進(jìn)而提出弱電機(jī)房綜合化配電設(shè)計(jì)參考模式及其組合式可移動(dòng)防擾，機(jī)柜的設(shè)計(jì)設(shè)想。關(guān)鍵詞：智能大廈 樓宇 控制自動(dòng)化 綜合化 配電模式 防擾機(jī)柜 模數(shù)化 電源 插座近年來，建筑智能化技術(shù)開展很快，尤其是網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)開展突飛猛進(jìn)?，F(xiàn)在很多高層建筑競(jìng)相引進(jìn)各種弱電集成系統(tǒng)以提高大廈智能化管理水平，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備管理自動(dòng)化BA，通訊自動(dòng)化CA，辦公自動(dòng)化0A。這是現(xiàn)代高層建筑開展的趨勢(shì)，但在目前的操作實(shí)現(xiàn)過程中，還

2、存在許多問題有待于完善和解決。比方：現(xiàn)在許多高層建筑中，各弱電子系統(tǒng)的核心一機(jī)房配電及布線的設(shè)計(jì)和施工就存在許多問題：最新國標(biāo)圖集?智能建筑弱電工程設(shè)計(jì)施工圖集?圖集號(hào)97X700和?建筑電氣安裝工程圖集?第4集等，除了對(duì)消防、保安監(jiān)控、 站房、電子設(shè)備間等的配電和布線作了較詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)做法闡述外，對(duì)其它諸如計(jì)算機(jī)機(jī)房、樓控設(shè)備機(jī)房和閉路電視機(jī)房等的配電和布線標(biāo)準(zhǔn)做法闡述不盡詳細(xì)和全面，局部做法描述過于模糊。近幾年出版的一些智能建筑設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)如華東建筑設(shè)計(jì)研究院，東北建筑設(shè)計(jì)研究院等編寫的和建筑弱電設(shè)計(jì)工程技術(shù)手冊(cè)如劉國林、梁華、陳一才等編著的等也均未對(duì)這一問題作詳細(xì)和深入的探討。現(xiàn)行的?民用

3、建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ/T16一92對(duì)這一問題的規(guī)定也不夠詳細(xì)和明確。所以，現(xiàn)在大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)院、專業(yè)弱電設(shè)計(jì)安裝公司對(duì)弱電機(jī)房的設(shè)計(jì)都較為粗略，出圖大多類似原理模式圖而不是施工圖。目前具備強(qiáng)、弱電各系統(tǒng)安裝技術(shù)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(qiáng)、弱電設(shè)備系統(tǒng)安裝是不可能也不現(xiàn)實(shí)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(dú)完成，因?yàn)槿蹼娫O(shè)備種類很多，各產(chǎn)品安裝公司都有各自的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，智能大廈建設(shè)方在綜合考慮質(zhì)量、價(jià)格和售后效勞等因素后必然將弱電系統(tǒng)集成工程按系統(tǒng)功能劃分，分成假設(shè)干弱電子系統(tǒng)工程：大的弱電安裝公司可承包整個(gè)樓宇控制自動(dòng)

4、化系統(tǒng)工程工程，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；小的弱電安裝公司可承包到閉路電視監(jiān)控，電子防盜等工程，這樣的安裝公司舉不勝舉。這樣就造成了在實(shí)際智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程中，強(qiáng)電安裝公司、各弱電子系統(tǒng)安裝公司各行其責(zé)，相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)備和管線安裝的現(xiàn)狀，而各設(shè)備系統(tǒng)之間因缺乏技術(shù)平安標(biāo)準(zhǔn)約束，相互配合、協(xié)調(diào)做得不好有關(guān)建管監(jiān)督部門因此管理不力。所以筆者參觀和調(diào)研的一些智能大廈的弱電設(shè)備機(jī)房幾乎無一例外地存在著：不同電壓等級(jí)、頻率的信號(hào)線在機(jī)房?jī)?nèi)交叉排布和在設(shè)備反面接口處相互穿繞，電源配置不合理，電氣火災(zāi)、漏電和信號(hào)相互干

5、擾等隱患；系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差，機(jī)房設(shè)備維護(hù)和管理不便等問題。為此，筆者提出了智能大廈弱電機(jī)房的綜合化配電和布線模式問題。智能大廈弱電機(jī)房按性質(zhì)和功能大致可分為：計(jì)算機(jī)機(jī)房、樓控設(shè)備管理機(jī)房、程控交換機(jī)房、消防報(bào)警和控制機(jī)房、閉路電視機(jī)房和保安監(jiān)控機(jī)房等?？紤]到上述各弱電機(jī)房根本上都有計(jì)算機(jī)設(shè)備，本文著重對(duì)有計(jì)算機(jī)設(shè)備的機(jī)房進(jìn)行探討，以供同行及專家參考。1、電源弱電機(jī)房設(shè)備屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)采用兩條專用干線尋|進(jìn)兩路獨(dú)立電源在末端互技。對(duì)用電容量較小的可就近從一級(jí)照明負(fù)荷干線弓|進(jìn)電源，當(dāng)電源故障率高時(shí)，可考慮在機(jī)房附近設(shè)置自備發(fā)電機(jī)或增加蓄電池容量。計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)電源要求質(zhì)量較高，不僅要求采用不間斷

6、供電系統(tǒng)，而且要求電源電壓波動(dòng)在±10%以內(nèi)才能正常工作。一些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備甚至要求電源電壓波動(dòng)在±5%以內(nèi)。而智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程一般處于大廈竣工精裝修階段，各類建筑設(shè)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(shí)間段內(nèi)，供電系統(tǒng)電源電壓也經(jīng)常超出土10%波動(dòng)范圍。大量實(shí)測(cè)資料可以說明這一點(diǎn)。所以，在設(shè)計(jì)選取不間斷供電電源UPS時(shí)：1應(yīng)使其輸出功率大于用電設(shè)備額定功率之和的1.31.5倍，額定放電時(shí)間應(yīng)為1030分鐘。2應(yīng)滿足抗電壓波動(dòng)指標(biāo)，否那么應(yīng)在UPS電源前設(shè)置電源穩(wěn)壓器。3用電設(shè)備中整流器負(fù)荷較大時(shí)，在UPS電源前配電回路上設(shè)置諧波吸收

7、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(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)在UPS電源裝置前設(shè)置頻率偏差保護(hù)器。4根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和連續(xù)性的要求，選取UPS電源工作方式：?jiǎn)我皇?、并?lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式。其旁路電源應(yīng)滿足負(fù)荷容量和特性要求。旁路上設(shè)置濾波器，自備發(fā)電機(jī)不作旁路電源直供負(fù)荷。設(shè)計(jì)單位和施工安裝公司必須像設(shè)計(jì)安裝配電房時(shí)充分了解掌握供電對(duì)象和環(huán)境資料一樣充分搜集弱電機(jī)房設(shè)備和系統(tǒng)資料才能做好電源設(shè)計(jì)和布置，從而合理滿足弱電機(jī)房用電需要。弱電機(jī)房應(yīng)設(shè)單獨(dú)電源管理間，用防火墻與弱電設(shè)備隔離，防止電源管理間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故傳播到弱電設(shè)備機(jī)

8、房?jī)?nèi)。弱電設(shè)備機(jī)房與電源管理間設(shè)單扇朝電源管理間方向開啟的連通門，可考慮在弱電設(shè)備機(jī)房與電源管理間之間設(shè)置玻璃觀察視窗。電源管理間應(yīng)做水泥地面，為防潮防濕可砌0.30.5m高水泥平臺(tái)擱置UPS電源。對(duì)于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)任務(wù)繁重，網(wǎng)絡(luò)效勞器較多的計(jì)算機(jī)機(jī)房和樓控設(shè)備管理機(jī)房，應(yīng)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缺乏，不能正常供電這一情況發(fā)送給上述機(jī)房系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)，系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)具備相應(yīng)硬件接口和電源監(jiān)控處理軟件，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各數(shù)據(jù)處理機(jī)和效勞器等進(jìn)行順序設(shè)置，強(qiáng)制存儲(chǔ)各自當(dāng)前數(shù)據(jù)信息、備份文件、進(jìn)入睡眠狀態(tài)和執(zhí)行關(guān)機(jī)操作等，防止數(shù)據(jù)傳送紊亂和計(jì)算機(jī)控

9、制系統(tǒng)誤操作等。智能UPS電源故障排除、恢復(fù)供電后，應(yīng)發(fā)送信號(hào)給系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)，使其重新啟動(dòng)，由它激活和重啟系統(tǒng)各數(shù)據(jù)處理機(jī)和效勞器等動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)工作設(shè)備。2、接地弱電機(jī)房電氣接地有三種：1直流地包括邏輯量及模擬量信號(hào)系統(tǒng)的接地2交流工作地3平安保護(hù)地。以上三種接地的接地電阻值均要求不大于4對(duì)于智能大廈，可靠而又經(jīng)濟(jì)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)。交流工作地和平安保護(hù)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(diào)研過北京、上海、重慶、深圳和海南的一些高層建筑工程，它們的統(tǒng)一接地電阻大都為0.20.5，某些高

10、層建筑個(gè)別測(cè)試點(diǎn)接地電阻值最大不過0.8。當(dāng)然，統(tǒng)一接地電阻不應(yīng)大于1的要求是一個(gè)最低限值，在具體工程中應(yīng)越小越好，如達(dá)不到要求應(yīng)增加接地體數(shù)量或采取人工降阻措施來滿足實(shí)測(cè)要求宜選用高效率且對(duì)接地體無較大腐蝕的降阻劑。這里略作強(qiáng)調(diào)的是：引進(jìn)弱電機(jī)房UPS電源管理間的兩路電源時(shí)，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(nèi)作輔助等電位接地端子排。需要做直流地的弱電機(jī)房如程控交換機(jī)房和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)房等應(yīng)鄰設(shè)于計(jì)算機(jī)機(jī)房，電源交流工作地和平安保護(hù)地取自計(jì)算機(jī)機(jī)房電源管理間，單獨(dú)從大廈變配電房總等電位接地母排尋|

11、上兩根截面積不小于16mm2的絕緣防火電纜如：?jiǎn)涡?6mm2、三芯6mm2和四芯4mm2等，在有直流接地的弱電機(jī)房設(shè)專用金屬接線箱匯接它們，做直流接地端子排供直流地設(shè)備端接使用。大廈變配電房總等電位接地母排應(yīng)設(shè)避雷器、放電間隙或浪涌電壓抑止器等保護(hù)裝置，以防雷擊時(shí)接地裝置電位升高，通過接地線還擊電氣設(shè)備，引起直流地電位較大波動(dòng)而導(dǎo)致電子設(shè)備工作失常。弱電機(jī)房?jī)?nèi)防靜電活動(dòng)地板距地面0.3m高。沿機(jī)房四邊墻線用20x4mm扁鋼或中6mm鋼筋將活動(dòng)地板金屬支撐管腳做多點(diǎn)重復(fù)接地焊接，在近電源管理間一側(cè)用6mm2以上的銅芯絕緣線穿鋼管或PVC管接人電源管理間內(nèi)的輔助等電位接地母排，使弱電機(jī)房地板面既成

12、為平安可靠的等電位平面，又屏蔽保護(hù)了地板下各種信號(hào)線路免受電磁干擾，還隔離了地板上、下不同電壓和頻率信號(hào)線路間的相互干擾。3、配電和布線弱電機(jī)房電源管理間電源進(jìn)線注意采取防雷擊措施，不宜使用鎧裝電纜，否那么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(hào)電纜和屏蔽信號(hào)線進(jìn)入弱電機(jī)房前應(yīng)注意采取防雷擊措施，防止沿建筑外墻或靠近防雷引下線敷設(shè)，以免遭受雷擊，以及防止在雷擊建筑物時(shí)，受到防雷裝置引來的高頻電磁干擾。上述線纜進(jìn)入弱電機(jī)房后，應(yīng)設(shè)金屬接線箱盒在其內(nèi)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(jī)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(hù)敷設(shè)。這樣

13、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(chǎn)生的高頻電磁干擾信號(hào)，從而有效可靠地保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。從弱電機(jī)房弓|出的信號(hào)線路應(yīng)用金屬線槽沿墻并在吊頂內(nèi)敷設(shè)，防止與其它電氣管路平行緊貼敷設(shè)。盡量避開空調(diào)、消防、暖氣和給排水等管道，與它們的間距大于0.3m.弱電機(jī)房UPS電源出線接設(shè)金屬配電箱，底邊距地1.4m暗裝，假設(shè)有困難亦可掛墻明裝，根據(jù)弱電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備負(fù)荷容量和分布情況分設(shè)單、三相回路，用小型真空斷路器如C45N、DZ47等線路保護(hù)開關(guān)，箱內(nèi)設(shè)置輔助等電位接地母排。對(duì)于蘭相輸出的負(fù)荷不平衡度，最大一相和最小一相負(fù)載的基波均方根電流之差，不應(yīng)超過UPS電源額定電流的25%，而且最

14、大線電流不超過額定值。弱電機(jī)房照明負(fù)荷和空調(diào)負(fù)荷不由UPS電源供電，應(yīng)由電源、管理間互投切換箱設(shè)置照明供電回路和額定功率，總和小于2kW的風(fēng)機(jī)盤管或分體空調(diào)機(jī)配電回路供電。在機(jī)房出入口附近墻面方便位置暗裝照明開關(guān)箱或開關(guān)面板，空調(diào)插座設(shè)置在機(jī)房活動(dòng)吊頂內(nèi)墻面上或距地1.8m的墻面上，額定功率總和大于2kW的空調(diào)負(fù)荷應(yīng)由弱電機(jī)房所在樓層附近的動(dòng)力或照明配電箱配電，照明負(fù)荷和空調(diào)負(fù)荷線路均沿吊頂內(nèi)或墻面敷設(shè)，防止在弱電機(jī)房?jī)?nèi)活動(dòng)地板下穿越。另由該互技切換箱配置電源管理間內(nèi)的單相檢修電源回路，在電源管理間各墻面距地0.3m設(shè)置檢修電源插座，禁止使用2kW以上大功率電感性電開工具，確需使用這類工具以及

15、三相檢修設(shè)備，應(yīng)使用施工移動(dòng)式配電盤從弱電機(jī)房所在樓層附近的動(dòng)力或照明配電箱接取電源。弱電機(jī)房設(shè)備桌、機(jī)柜和配線架三種方式布置。這里以電源管理間在機(jī)房右側(cè)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(jī)房活動(dòng)地板下敷設(shè)至各排設(shè)備桌、機(jī)柜和配線架的反面，從帶穿線孔的活動(dòng)地板可選購或定制這類活動(dòng)地板，穿線孔一般為2032mm引上穿管保護(hù)接進(jìn)金屬導(dǎo)軌式插座線槽、機(jī)柜或配線架。金屬導(dǎo)軌式插座線槽用螺栓固定安裝在設(shè)備桌反面距活動(dòng)地板0.10.3m為宜。一般電源插接件設(shè)備自帶電源線為1.02.0m，而設(shè)備桌高度一般在1.0m以下，完全可滿足電源插接距

16、離要求，這里需作說明的是設(shè)備桌上設(shè)備一般為單相負(fù)荷J假設(shè)有三相設(shè)備應(yīng)為落地?cái)[放，設(shè)專線回路用地面插座盒接線盒配電。金屬導(dǎo)軌式插座線槽內(nèi)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，起到平安保護(hù)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(duì)二、三極外接設(shè)備插頭兼容通用，根據(jù)需要還可作附帶開關(guān)或防護(hù)罩，可方便擴(kuò)展和拆裝，卡裝在金屬導(dǎo)軌式插座線槽內(nèi)牢固、可靠和平安，并按設(shè)備桌上設(shè)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(hào)的線連接，盡量使設(shè)備桌上的設(shè)備電源插頭線垂直跨越桌邊接進(jìn)模數(shù)化電源插座，使設(shè)備桌反面電源接線整齊、平

17、安、美觀且便于檢修。信號(hào)線纜在活動(dòng)地板下從機(jī)柜、配線架至各設(shè)備應(yīng)用金屬線槽沿設(shè)備桌或機(jī)房主平面內(nèi)縱橫敷設(shè)，從設(shè)備桌反面的活動(dòng)地板穿線孔弓l上接進(jìn)設(shè)備注意不得與電源線路共用活動(dòng)地板穿線孔，且間距大于0.1m。信號(hào)線纜防止沿機(jī)房墻邊敷設(shè)以防與強(qiáng)電線管交叉等。桌上設(shè)備之間的信號(hào)連線是短線的長度小于3m沿設(shè)備背部桌面明敷，但不得懸吊在設(shè)備桌背側(cè)空中；是長線的長度大于3m應(yīng)從活動(dòng)地板穿線孔翻下上穿薄皮鋼管在活動(dòng)地板下敷設(shè)。上述做法較科學(xué)地保證了弱電機(jī)房供電的可靠和平安，各種不同電壓和頻率的信號(hào)線纜敷設(shè)平安、相互隔離度好、整齊、美觀并方便維護(hù)管理。4、防擾機(jī)柜的設(shè)計(jì)設(shè)想22正方形板，從而保證支撐牢靠，下進(jìn)

18、出線穿越活動(dòng)地板方便。機(jī)柜高度不大于2m，以便于操作和維護(hù)。進(jìn)深寬度可按最大內(nèi)置設(shè)備進(jìn)深寬度+0.3m設(shè)計(jì)。機(jī)柜底部支撐腳采用滑輪使機(jī)柜成為可移動(dòng)式的，這樣便于安裝調(diào)整和檢修，面門設(shè)計(jì)為單扇拉開式，門面為有機(jī)玻璃鑲嵌金屬邊框以便于觀察和監(jiān)護(hù)。其次，在機(jī)柜內(nèi)頂部或側(cè)面安裝14個(gè)嵌入式冷卻排氣扇功率在100W以下，從而保證機(jī)柜內(nèi)溫升符合電氣使用標(biāo)準(zhǔn)，使內(nèi)置設(shè)備不受電熱影響保持正常工作。第三，按內(nèi)置設(shè)備數(shù)量和大小設(shè)計(jì)分層擱板，按進(jìn)出線對(duì)數(shù)量和種類設(shè)計(jì)接線端子排、過線架和分線器等。一般設(shè)計(jì)機(jī)柜上部擺放有源設(shè)備，下部做配線架和進(jìn)出線纜接口。在機(jī)柜上部有源設(shè)備的背側(cè)安裝金屬隔板，由機(jī)柜頂部至最下層有源設(shè)備，金屬隔板將機(jī)柜分為前后兩局部，在有源設(shè)備的電源接口處開孔孔徑以4060為宜，弱電信號(hào)線纜、