1、11 弱電系統的電源和接地與防雷 11.1 系統的電源 建筑弱電系統的電源有二個主要衡量目的，一是可靠性，二是穩定性。 11.1.1 集中供電方式 集中供電就是將供電電源設備集中在一同(普通是設置在總配電間內)，經過電線、電纜給分散在各處的弱電設備供電。 這種方式的特點是： 由于供電設備均集中在一同，便于管理； 需求公用機房與配電室、蓄電池室等，基建投資大； 需求專人值守； 從電源室至弱電設備線路較長，線路缺點相對較多。 集中供電方式有各種方案，圖11.1是按一級負荷設計的集中供電方式表示圖。圖11.1 集中供電方式表示圖圖11.1 集中供電方式表示圖 11.1.2 UPS電源 UPS (Un

2、interuptible Power Supply)電源設備是一種靜態交流不延續供電安裝，當市電網斷電時，它能保證立刻向負荷繼續供電。它主要由整流器、蓄電池、逆變器三部分組成，如圖11.2所示。 UPS可以從不同角度進展分類，如按輸出功率大小分、按供電方式分、按供電時間分等。按其根本型式分類有3種，即：鐵磁共振式(同步式)、線路交互式和雙變換式。其中雙變換式又稱在線式，在線式能完全實現不延續供電，性能優越，所以目前被廣泛運用。 另外，如今運用的UPS普通均有旁路電路，當UPS內部的整流器、逆變器出現缺點時，經過交流靜態轉換開關接通旁路電源，由旁路電源供電，進一步添加供電可靠性。 UPS電源安裝

3、除了保證不延續延續供電外，還起堅持輸出電壓穩定、頻率穩定等作用，即UPS具有以下幾項功能：圖11.2 UPS組成部分表示圖 輸出電壓能自動調理。 輸出為工頻正弦波，非線性失真小，輸出電壓的諧波成分少。 輸出的工頻能與市電或與另一臺逆變器的工頻鎖一樣步，便于進展同步切換或并機運轉。 11.1.3 分布式供電方式 分布式供電的特點是： 市電加應急柴油發電機組成的供電負荷等級不變。 取消了集中設置的電源室，節省基建投資，不需專門值守人員。 由于UPS電源安裝至用電設備的線路大大縮短，供電的可靠性成倍添加。 部分電源安裝的缺點只會使部分用電設備不能正常任務，而對整個弱電系統的影響很小。 由于分散的用電

4、設備耗電量不大，因此每一臺UPS的蓄電池容量也大大減小。 分布式供電方式表示圖如圖11.3所示。圖11.3 分布式供電表示圖 11.2 智能建筑弱電系統的接地與防雷 11.2.1 系統的接地 1)根本概念 地 地是指大地，接地施工中所指的地，實踐上就是自然界的土壤(地層)。從工程角度察看其電氣特性，它具有導電性，并且有無限大的容電量。 接地 人們為某種特定目的把電氣設備或其他物件和地之間構成電氣銜接，這種措施稱為接地。 接地體 接地體也叫接地極或接地器，它是直接與土壤接觸的金屬導體或導體群。可以用人工制造的各種外形的單個或多個金屬導體來作接地體；也可以利用非專為接地而設的通地的金屬導體來作接地

5、體，這種接地體稱為自然接地體，如建筑物或構筑物的根底鋼筋就是非常理想的自然接地體。 接地安裝 接地體以及把電氣設備或其他物件和地之間構成電氣銜接的設備稱為接地安裝。 接地電阻 是電氣設備或其他物件至接地體間銜接導體的電阻、接地體本身的電阻、接地體與土壤間的接觸電阻、接地體附近土壤的電阻四者之和，其中接地體附近土壤的電阻是最主要的。 2)建筑的接地方式 建筑物可采用多種方式的接地系統進展接地，如TN-C系統、TN-C-S系統、TN-S系統、TT系統、IT系統等，但目前對于自設有變配電所的普通建筑和智能建筑，廣泛采用TN-S系統，TN-S系統如圖11.4所示。圖11.4 TN-S系統 對于由區域變

6、配電所供電的普通建筑以及智能建筑，大都采用TN-C-S系統，TN-C-S系統如圖11.5所示。 3)一致接地體 多年來建筑內弱電系統的接地是采用分開單獨接地還是采用一致(結合)接地方式，專業界不斷存在爭議，目前國內外都已達成共識：采用一致接地方式。圖11.5 TN-C-S系統 (1)一致接地體的構成 采用一致接地方式時，接地體以利用自然接地體為主。并且，假設自然接地體同時符合以下3個條件，普通不另設人工接地體。 接地電阻小于規定值； 建筑根底的外外表無絕緣防水層； 根底內鋼筋必需銜接起來以保證有電氣通路，而且要構成閉合環，閉合環間隔地面不小于0.7 m。 圖11.6是利用建筑樁基鋼筋作一致接地

7、體的樁基鋼筋平面銜接圖，外圈樁基鋼筋普通用40 mm4 mm鍍鋅扁鋼或 12 mm鋼筋閉環連成一體，并且將一切樁基鋼筋與閉環連通。這一任務也可以在土建制造承臺面時完成。圖11.6 樁基鋼筋平面銜接圖 (2)設置總等電位銅排 制造一塊100 mm10 mm長約1 m的銅排作為總等電位銅排，其上每隔50 mm鉆 13 mm的孔，約20個以供銜接各種接地引線用。將其設置在變配電所或下設備層便于接接地引線的適當位置，并且將其直接與接地體銜接，必需做到總等電位銅排 的電位與接地體的電位一致，即其接地電阻1 ，否那么，必需添加其與接地體的銜接點。假設建筑內自設有變電所，那么還要將變壓器中性點以及變電所內的

8、接地網絡與其銜接。(3)一致接地的阻值要求一致接地的接地電阻值，按規定必需1 ，這一阻值要比各種分散接地要求的阻 值(普通為4 )嚴厲得多，這主要是為了讓各種接地帶來的電流能迅速泄入大地，而不致產生地電位值有較大動搖，使電子設備不能正常任務。普通利用建筑根底鋼筋作一致接地體的接地阻值均可到達1 。假設一致接地體的接地阻值達不到規定要求，那么必需添加人工接地體或采取降阻措施。 接地安裝安裝終了后，應運用接地電阻丈量儀對接地電阻進展丈量。 4)各種功能接地系統 (1)維護接地系統 維護接地系統有防雷維護接地系統與防電擊維護接地系統，這里主要講防電擊維護接地系統。維護接地系統有時又稱為平安接地系統。

9、 維護接地普通均利用維護接地線即PE線，但應減少PE線都從總等電位銅排上引出，PE干線宜采用鍍錫裸銅排，用絕緣子支承敷設在弱電豎井中，銅排每隔0.5 m鉆一個12 mm孔，供接分支PE線引到各樓層。裸銅排截面可按弱電設備的最大的用電傳輸相線導體截面來選擇，參見表11.1。 (2)直流任務接地系統 在弱電設備中，電子電路普通采用數字電路或模擬電路。對模擬電路而言，為了放大信號、轉換能量等，并使其穩定性好，準確性高，就必需使電路的某一電位為基準電位，如圖11.7(a)是一個單級放大電路，其A點為信號基準電位點，輸入輸出信號的大小以A點電位為基準作比較。當電路 級數較多時，就更需求一個一致的基準電位

10、，以衡量信號的有無、放大倍數的高低等。如圖11.7(b)是一個多級放大電路，A點是電位基準點，它的電位作為基準電位，電路的放大倍數都是以A點的電位作為基準電位。假設圖中1、2點不是等電位點，那么兩級放大電路的放大倍數就不便衡量比較。像上面這兩種情況普通均將A點接地，即直流任務接地，這又常稱之為信號接地。圖11.7 直流接地表示圖圖11.7 直流接地表示圖 (3)屏蔽接地與防靜電接地系統 屏蔽通常有兩種，一種是靜電屏蔽，另一種是電磁屏蔽。 靜電屏蔽是防止靜電場對任務信號的影響，經過靜電屏蔽可以消除兩個設備或電路之間由于分布電容耦合而產生的干擾。設備本身普通都具備有靜電屏蔽層，只需將靜電屏蔽層接地

11、線就近接在PE線上或其輔助等電位銅排上即可起到靜電屏蔽的作用。 (4)功率接地系統 弱電設備中普通都裝有交直流濾波器，但濾波器必需接地，才干把干擾信號泄入大地，這種較強電流接地叫做功率接地，如圖11.10所示。圖11.10 功率接地圖 (5)交流任務接地系統 當建筑有獨立變配電所時，普通采用TN-S接地系統，那么其交流任務接地在變配電所內完成。也就是將變壓器中性點、中性線N與總等電位銅排銜接在一同，然后直接接地(接在自然接地體上)，從該點起，引出的中性線N就作為交流任務接地線，并須采取絕緣措施，不能讓其再與任何“地和PE線有任何電氣銜接。 當建筑由區域變電所供電時，普通采用TN-C-S接地系統

12、，那么其交流任務接地在區域變電所內完成。也就是從區域變電所引來的輸電線路，在進入建筑物前， 中性線N必需反復接地(接在自然接地體上)，進入建筑物配電間后，應再與總等電位銅排相連。從該銜接點起，引出的中性線N就作為交流 任務接地線，依然要采取絕緣措施，既不能讓其再與任何“地有電氣銜接，也不能與PE線有任何銜接。各種功能接地系統的接地引線都要有明確的區別標志，特別是中性線N、維護接地線PE(黃綠雙色)、直流任務接地線的區別。 11.2.2 系統防雷 (1)防雷接閃器 接閃器就是專門用來接受直接雷擊電流的金屬物。接閃的金屬桿常稱為避雷針，接閃的金屬線稱為避雷線，接閃的金屬網稱為避雷網，接閃的網狀金屬

13、帶稱為避雷帶。 為了有效防止雷擊，應采用針網或針帶組合接閃器，在房頂最高點和其他次高點多處設置避雷針。避雷網用25 mm4 mm鍍鋅扁鋼或 12 mm鍍鋅圓鋼，組成不大于30 cm30 cm的網格覆蓋于房頂，并延伸到女兒墻上，使房頂、墻沿均在避雷帶維護范圍之內。組合接閃器中的針網、針帶二者必需相互銜接在一同并與建筑立柱鋼筋(引下線)作可靠銜接。 避雷針通常用銅棒、圓鋼或鋼管加工而成，長度普通為12 m，圓鋼直徑不小于12 mm，鋼管直徑不小于20 mm，壁厚不小于3 mm。頂端均應加工成尖形，并用鍍鋅或搪錫等方法防止其銹蝕。 避雷針的維護范圍是以它能防護直擊雷損害的空間來表示，在GB 5005

14、794建筑物防雷設計規范中規定，維護范圍采用“滾球法來確定。 “滾球法就是以hr為半徑的一個球體，沿需求防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物)，或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能接受雷擊的金屬物)，而不觸及需求維護的部位時，那么該部分就得到接閃器的維護，也即在避雷針的維護范圍之內。 接閃器按建筑物防雷類別布置及滾球半徑如表11.2所示。 單支避雷針的維護范圍計算如下： 當避雷針的高度h小于或等于hr時 如圖11.12所示，距地面hr處作一平行于地面的平行線；以針尖為圓心，hr為半徑，作弧線與平行線相交于A、B兩點；分別以A、B為圓心， hr為半徑作弧線，該

15、弧線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面止就是維護范圍。維護范圍是一個對稱的錐體。圖11.12 單支避雷針的維護范圍 如圖11.12所示，避雷針在hx高度的xx平面上和在地面上的維護半徑按以下計算式確定： 此時在避雷針上取高度為hr的一點，替代單支避雷針針尖作為圓心。其他作法與h hr時一樣。 (2)防雷接地引下線 目前普通均利用建筑物柱內主鋼筋作為防雷接地引下線。柱下端內鋼筋與承臺面內鋼筋銜接在一同，未連的，要用40 mm4 mm鍍鋅扁鋼使其相連，讓它與整個根底鋼筋連成一體。柱上端內鋼筋應與頂層樓面內鋼筋銜接，并與房頂樓面的針帶(網)組合接閃器銜接在一同，未連的，要用40 mm4 mm鍍鋅扁鋼使其銜接。 (3)防雷接地體 同樣，目前普通均利用建筑根底鋼筋這個自然接地體作為防雷接地體，將樁基上端內鋼筋與承臺面內鋼筋連在一同，假設有未連的，要用40 mm4 mm鍍鋅扁鋼使其銜接，這樣的防雷接地體是非常理想的，其接地電阻普通均小于1 ，能充分保證雷電流迅速平安地泄入大地內。 (4)防雷等位面與均壓環 建筑周圍外墻面上