智能大厦弱电系统配电模式初探

第 1 页 共 9 页 智能大厦弱电系统配电模式初探智能大厦弱电系统配电模式初探 近年来 建筑智能化技术发展很快 尤其是网络通讯技术发展突飞 猛进 现在很多高层建筑竞相引进各种弱电集成系统以提高大厦智能 化管理水平 实现建筑设备管理自动化 BA 通讯自动化 CA 办公自动 化 0A 这是现代高层建筑发展的趋势 但在目前的操作实现过程中 还存在许多问题有待于完善和解决 比如 现在许多高层建筑中 各弱 电子系统的核心一机房配电及布线的设计和施工就存在许多问题 最新 国标图集 智能建筑弱电工程设计施工图集 图集号97x700 和 建 筑电气安装工程图集 第4集 等 除了对消防 保安监控 电话站房 电子设备间等的配电和布线作了较详细的标准做法阐述外 对其它诸 如计算机机房 楼控设备机房和闭路电视机房等的配电和布线标准做 法阐述不尽详细和全面 部分做法描述过于模糊 近几年出版的一些智能建筑设计技术手册 如华东建筑设计研究院 东北建筑设计研究院等编写的 和建筑弱电设计工程技术手册 如刘国 林 梁华 陈一才等编著的 等也均未对这一问题作详细和深入的探讨 现行的 民用建筑电气设计规范 JGJ T16一92 对这一问题的规定 也不够详细和明确 所以 现在大多数建筑设计院 专业弱电设计安装 公司对弱电机房的设计都较为粗略 出图大多类似原理模式图而不是施 工图 目前具备强 弱电各系统安装技术水平和能力的施工安装公司非 常少 而且由一家电气安装公司承接智能大厦的所有强 弱电设备系统 安装是不可能也不现实的 即便是弱电系统集成也不可能由任何一家 安装公司单独完成 因为弱电设备种类很多 各产品安装公司都有各自 的产品优势和技术优势 智能大厦建设方在综合考虑质量 价格和售后 第 2 页 共 9 页 服务等因素后必然将弱电系统集成工程按系统功能划分 分成若干弱电 子系统项目 大的弱电安装公司可承包整个楼宇控制自动化系统工程项 目 如 美国Honeywell 霍尼威尔 Johnson 江森 英国Satchwell 萨切 维尔 等在中国的代理安装公司 小的弱电安装公司可承包到闭路电视 监控 电子防盗等项目 这样的安装公司举不胜举 这样就造成了在实 际智能大厦弱电系统集成过程中 强电安装公司 各弱电子系统安装公 司各行其责 相对独立地进行设备和管线安装的现状 而各设备系统之 间因缺乏技术安全规范约束 相互配合 协调做得不好 有关建管监督 部门因此管理不力 所以笔者参观和调研的一些智能大厦的弱电设备 机房几乎无一例外地存在着 不同电压等级 频率的信号线在机房内交 叉排布和在设备背面接口处相互穿绕 电源配置不合理 电气火灾 漏 电和信号相互干扰等隐患 系统运行可靠性差 机房设备维护和管理不 便等问题 为此 笔者提出了智能大厦弱电机房的综合化配电和布线模式问题 智能大厦弱电机房按性质和功能大致可分为 计算机机房 楼控设备 管理机房 程控交换机房 消防报警和控制机房 闭路电视机房和保 安监控机房等 考虑到上述各弱电机房基本上都有计算机设备 本文着 重对有计算机设备的机房进行探讨 以供同行及专家参考 1电源 弱电机房设备属于一级负荷 应采用两条专用干线寻 进两路独立 电源在末端互技 对用电容量较小的可就近从一级照明负荷干线弓 进 电源 当电源故障率高时 可考虑在机房附近设置自备发电机或增加蓄 电池容量 计算机设备对电源要求质量较高 不仅要求采用不间断供电 系统 而且要求电源电压波动在 10 以内才能正常工作 一些网络数 第 3 页 共 9 页 据传输设备甚至要求电源电压波动在 5 以内 而智能大厦弱电系统 集成过程一般处于大厦竣工精装修阶段 各类建筑设备使用频繁 电源 电压很难满足上述要求 智能大厦技人使用后 在上下班时间段内 供 电系统电源电压也经常超出土10 波动范围 大量实测资料可以说明这 一点 所以 在设计选取不间断供电电源 UPS 时 1 应使其输出功率大于用电设备额定功率之和的1 3 1 5倍 额 定放电时间应为10 30分钟 2 应满足抗电压波动指标 否则应在UPS电源前设置电源稳压器 3 用电设备中整流器负荷较大时 在UPS电源前配电回路上设置谐波吸 收器来吸收高次谐波 使输出电压 总波形的失真度不超过5 单相输出 允许10 电网质量较差的地区应在UPS电源装置前设置频率偏差保护 器 4 根据用电设备对供电可靠性和连续性的要求 选取UPS电源工作 方式 单一式 并联式 冗余式和并联冗余式 其旁路电源应满足负荷 容量和特性要求 旁路上设置滤波器 自备发电机不作旁路电源直供负 荷 设计单位和施工安装公司必须像设计安装配电房时充分了解掌握 供电对象和环境资料一样充分搜集弱电机房设备和系统资料才能做好 电源设计和布置 从而合理满足弱电机房用电需要 弱电机房应设单独 电源管理间 用防火墙与弱电设备隔离 避免电源管理间噪声 蓄电池 酸碱液渗漏和电气火灾等事故传播到弱电设备机房内 弱电设备机房 与电源管理间设单扇朝电源管理间方向开启的连通门 可考虑在弱电设 备机房与电源管理间之间设置玻璃观察视窗 电源管理间应做水泥地 面 为防潮防湿可砌0 3 0 5m高水泥平台搁置UPS电源 对于发送和接 第 4 页 共 9 页 收数据信号任务繁重 网络服务器较多的计算机机房和楼控设备管理机 房 应考虑选取智能UPS电源 要求其将因主电源故障 自身充电故障或 其它原因等使其蓄电能力不足 不能正常供电这一情况发送给上述机房 系统监控主机 系统监控主机应具备相应硬件接口和电源监控处理软件 对系统内各数据处理机和服务器等进行顺序设置 强制存储各自当前 数据信息 备份文件 进入睡眠状态和执行关机操作等 避免数据传送 紊乱和计算机控制系统误操作等 智能UPS电源故障排除 恢复供电后 应发送信号给系统监控主机 使其重新启动 由它激活和重启系统各数 据处理机和服务器等动态实时工作设备 2接地 弱电机房电气接地有三种 1 直流地 包括逻辑量及模拟量信号系 统的接地 2 交流工作地 3 安全保护地 以上三种接地的接地电阻值 均要求不大于4 对于智能大厦 可靠而又经济可行的接地方法是采用 共同接地方式 和防雷接地共用一组接地装置 采用TN一S接地系统 交 流工作地和安全保护地分别取自电源供电线上的N线和PE线 智能大厦 统一接地体的电阻一般都小于1 笔者考察和调研过北京 上海 重 庆 深圳和海南的一些高层建筑项目 它们的统一接地电阻大都为0 2 0 5 某些高层建筑个别测试点接地电阻值最大不过0 8 当然 统一接地电阻不应大于1 的要求是一个最低限值 在具体工程中应越 小越好 如达不到要求应增加接地体数量或采取人工降阻措施来满足实 测要求 宜选用高效率且对接地体无较大腐蚀的降阻剂 这里略作强 调的是 引进弱电机房UPS电源管理间的两路电源时 主电源采用三相五 芯 3LNPE 绝缘防火电缆 备用电源采用兰相四芯 3LN 绝缘防火电缆 用主电源电缆PE线在电源管理问互投切换箱内作辅助等电位接地端子 第 5 页 共 9 页 排 需要做直流地的弱电机房 如程控交换机房和计算机网络设备机房 等 应邻设于计算机机房 电源交流工作地和安全保护地取自计算机机 房电源管理间 单独从大厦变配电房总等电位接地母排寻 上两根截面 积不小于16mm2的绝缘防火电缆 如 单芯16mm2 三芯6mm2和四芯4mm2 等 在有直流接地的弱电机房设专用金属接线箱汇接它们 做直流接地 端子排供直流地设备端接使用 大厦变配电房总等电位接地母排应设 避雷器 放电间隙或浪涌电压抑止器等保护装置 以防雷击时接地装置 电位升高 通过接地线反击电气设备 引起直流地电位较大波动而导致 电子设备工作失常 弱电机房内防静电活动地板距地面0 3m高 沿机房四边墙线用20 x 4mm扁钢或中6mm钢筋将活动地板金属支撑管脚做多点重复接地焊接 在 近电源管理间一侧用6mm2以上的铜芯绝缘线穿钢管或PVC管接人电源管 理间内的辅助等电位接地母排 使弱电机房地板面既成为安全可靠的等 电位平面 又屏蔽保护了地板下各种信号线路免受电磁干扰 还隔离了 地板上 下不同电压和频率信号线路间的相互干扰 3配电和布线 弱电机房电源管理间电源进线注意采取防雷击措施 不宜使用铠装 电缆 否则将电缆的金属外皮与接地装置连接 从大厦外引入的铠装信 号电缆和屏蔽信号线进入弱电机房前应注意采取防雷击措施 避免沿建 筑外墙或靠近防雷引下线敷设 以免遭受雷击 以及避免在雷击建筑物 时 受到防雷装置引来的高频电磁干扰 上述线缆进入弱电机房后 应 设金属接线箱 盒 在其内将线缆金属 屏蔽 外皮接连避雷器或浪涌电 压抑止器 然后与弱电机房辅助等电位接地母排用截面积不小于6mm2铜 芯绝缘线连通 穿钢管保护敷设 这样做还可以抑制上述线缆在传输路 第 6 页 共 9 页 途上接收到的其它邻近干扰源产生的高频电磁干扰信号 从而有效可靠 地保证信号传输的质量 从弱电机房弓 出的信号线路应用金属线槽沿 墙并在吊顶内敷设 避免与其它电气管路平行紧贴敷设 尽量避开空调 消防 暖气和给排水等管道 与它们的间距大于0 3m 弱电机房UPS电源出线接设金属配电箱 底边距地1 4m暗装 若有困 难亦可挂墙明装 根据弱电机房内设备负荷容量和分布情况分设单 三 相回路 用小型真空断路器如C45N DZ47等线路保护开关 箱内设置辅 助等电位接地母排 对于兰相输出的负荷不平衡度 最大一相和最小一 相负载的基波均方根电流之差 不应超过UPS电源额定电流的25 而且 最大线电流不超过额定值 弱电机房照明负荷和空调负荷不由UPS电源 供电 应由电源 管理间互投切换箱设置照明供电回路和额定功率 总 和小于2kW的风机盘管或分体空调机配电回路供电 在机房出入口附近 墙面方便位置暗装照明开关箱或开关面板 空调插座设置在机房活动吊 顶内墙面上或距地1 8m的墙面上 额定功率总和大于2kW的空调负荷应 由弱电机房所在楼层附近的动力或照明配电箱配电 照明负荷和空调负 荷线路均沿吊顶内或墙面敷设 避免在弱电机房内活动地板下穿越 另 由该互技切换箱配置电源管理间内的单相检修电源回路 在电源管理间 各墙面距地0 3m设置检修电源插座 禁止使用2kW以上大功率电感性电 动工具 确需使用这类工具以及三相检修设备 应使用施工移动式配电 盘从弱电机房所在楼层附近的动力或照明配电箱接取电源 弱电机房 设备桌 机柜和配线架三种方式布置 这里以电源管理间在机房右侧 为例 其它情况可类似处理 如图2所示 从UPS电源配电箱寻 出的配电 线路穿薄皮钢管或阻燃PVC管从弱电机房活动地板下敷设至各排设备桌 机柜和配线架的背面 从带穿线孔的活动地板 可选购或定制这类活 第 7 页 共 9 页 动地板 穿线孔一般为 20 32mm 引上穿管保护接进金属导轨式插 座线槽 机柜或配线架 金属导轨式插座线槽用螺栓固定安装在设备 桌背面距活动地板0 1 0 3m为宜 一般电源插接件设备自带电源线为 1 0 2 0m 而设备桌高度一般在1 0m以下 完全可满足电源插接距离要 求 这里需作说明的是设备桌上设备一般为单相负荷J若有三相设备应 为落地摆放 设专线回路用地面插座盒 接线盒 配电 金属导轨式插座 线槽内卡装模数化电源插座 未卡装插座部位用金属盖板 每块0 2m长 为宜 卡扣 起到安全保护和电磁屏蔽的作用 模数化电源插座分端接 件和中联件两种 这种插座的插座孔 如图3所示 正面 对二 三极外接设备插头兼 容通用 根据需要还可作附带开关或防护罩 可方便扩展和拆装 卡装在 金属导轨式插座线槽内牢固 可靠和安全 并按设备桌上设备位置和数 量分组配置模数化电源插座 组间用与供电电源线同型号的线连接 尽 量使设备桌上的设备电源插头线垂直跨越桌边接进模数化电源插座 使 设备桌背面电源接线整齐 安全 美观且便于检修 信号线缆在活动地板下从机柜 配线架至各设备应用金属线槽沿 设备桌或机房主平面内纵横敷设 从设备桌背面的活动地板穿线孔弓l 上接进设备 注意不得与电源线路共用活动地板穿线孔 且间距大于0 1 m 信号线缆避免沿机房墙边敷设以防与强电线管交叉等 桌上设备 之间的信号连线是短线的 长度小于3m 沿设备背部桌面明敷 但不得悬 吊在设备桌背侧空中 是长线的 长度大于3m 应从活动地板穿线孔翻下 上 穿薄皮钢管在活动地板下敷设 第 8 页 共 9 页 上述做法较科学地保证了弱电机房供电的可靠和安全 各种不同电 压和频率的信号线缆敷设安全 相互隔离度好 整齐 美观并方便维 护管理 4防扰机柜的设计构想 弱电机房的机柜 单侧有源配线架 单面设接线排 柜内上部设搁 板放置有源设备如路由器和集线器等 合理布线才能保证电气安全 相 互隔离度好和维护检修方便 目前大多数成品机柜和单侧有源配线架 存在电气隐患 强 弱电线路在机柜背面交叉严重 机柜内配电没有统 一规范标准 目前做法大多是利用机柜背面 底部或上部空余地方任 意摆放保护开关和电源插线板 有的甚至把电源插线板悬吊在空中 有 时对机柜进行操作管理时也会无意地造成这种情况 这样很容易导致 接触不良或漏电使设备发生掉电故障 甚至寻 起电气火灾 为此 笔者 进行了防扰机柜设计构想 即改造目前具有上述问题的成品机柜和配线 架 首先从外形上 应设计机柜宽度大于0 5m 使机柜能横跨活动地板 的两根支撑横担 活动地板块一般为0 4x0 4m2和0 5x0 5m2正方形板 从而保证支撑牢靠 下进出线穿越活动地板方便 机柜高度不大于2m 以便于操作和维护 进深宽度可按最大内置设备进深宽度0 3m设计 机柜底部支撑脚采用滑轮使机柜成为可移动式的 这样便于安装调整和 检修 面门设计为单扇拉开式 门面为有机玻璃镶嵌金属边框以便于观 察和监护 其次