合布线系统-电磁兼容与电磁环境卫生

民用建筑电气设计规范综合布线系统、电磁兼容与电磁环境卫生,2020/6/1,陈众励,21综合布线系统,1.1一般规定21.1.2综合布线系统应采用开放式星形拓扑结构【注释】综合布线系统应采用开放式星型拓扑结构，因为该结构下的每个分支（子）系统都是相对独立的单元，设计或实施时，对每个分支单元系统改动都不影响其他子系统。只要改变结点连接就可使网络在星形、总线形、环形等各种类型间进行转换。,21综合布线系统,21.2系统设计21.2.5干线子系统宜采用点对点端接，也可采用分支递减端接；【注释】点对点端接是最简单、最直接的端接方法，干线子系统中的每根电缆是由设备间直接延伸到指定的楼层电信间内的。分支递减端接是用一根大对数干线电缆来支持同楼层若干个电信间或若干楼层电信间内通信容量的端按方法，通常是先经过某处大对数电缆配线架（箱）后再分出若干根小电缆分别延伸端接到电信间内的配线设备上。,21综合布线系统,21.3系统配置21.3.4配线子系统信道、永久链路、CP链路应按下图构成，水平缆线部分的各缆线长度，应符合下列规定：,注：1当CP不存在时，水平缆线连接FD与TO；2FD中的跳线可以不存在，设备缆线直接连至FD水平侧的配线设备。,21.3系统配置,1配线子系统信道的最大长度不应大于100m；工作区设备缆线、电信间配线设备的跳线和设备缆线之和不应大于10m，当大于10m时，水平缆线长度应减少；配线设备（FD）跳线、设备缆线及工作区设备缆线的长度均不应大于5m。,光纤信道构成方式,【注释】1水平光缆和主干光缆至楼层电信间的光配线设备经光纤跳线连接构成，如下图所示；,光纤信道构成方式,2水平光缆和主干光缆在楼层电信间经端接（熔接或机械连接）构成，如下图所示；,光纤信道构成方式,3水平光缆经过电信间直接连至大楼设备间光配线设备构成，如下图所示；,21.7缆线选择和敷设,21.7.3综合布线工程选用的电缆、光缆应根据建筑物的使用性质、火灾危险程度、系统设备的重要性和缆线的敷设方式，选用相应阻燃等级的缆线。【注释】国标综合布线设计规范GB503112007和民规都只提出了原则性要求。对于防火缆线的应用分级，北美、欧洲及国际的相应标准中主要以缆线受火的燃烧程度及着火以后，火焰在缆线上蔓延的距离、燃烧的时间、热量与烟雾的释放、释放气体的毒性等指标，并通过实验室模拟缆线燃烧的现场状况实测取得。表21-8、21-9分别列出缆线防火等级与测试标准，供参考。根据不同的场合与不同的安装敷设方式，可选用相应防火等级的缆线：l在隐蔽空间内（如吊顶内及高架地板下等）采用敞开方式敷设缆线时，可选用CMP级（光缆为OFNP或OFCP）或Bl级；2在缆线竖井内的主干缆线采用敞开的方式敷设时，可选用CMR级（光缆为OFNR或OFCR）或C、B2级；3在使用密封的金属管槽做防火保护的敷设条件下，缆线可选用CM级（光缆为OFN或OFC）或D级。,22电磁兼容与电磁环境卫生,22.1一般规定22.1.3易受辐射骚扰的电子设备，不应与潜在的电磁骚扰源贴近布置。【注释】易受辐射骚扰的电子设备种类繁多，如计算机网络的交换机、路由器、服务器；通信系统中的用户程控电话交换机等。而潜在的电磁骚扰源，包括电力变压器、大电流馈电干线电缆（母线）、大功率变频装置及无线电发射台等。,22电磁兼容与电磁环境卫生,22.2电磁环境卫生22.2.1居住小区靠近高压、超高压架空输电线路一侧的住宅外墙处工频电场和工频磁场强度应符合表22.2.1的规定。【注释】条文表22.2.1中的电场强度引用了国家标准关于工频电场的基本限值和导出值。磁场强度（磁通密度）则引用了国际辐射防护委员会（IRPA）提出的暴露于50/60Hz电场和磁场的临时性限值导则（1990），它适用于一般民众的昼夜活动场所（如娱乐场所等）。超高压送电线下空间的工频电场强度及工频磁场强度的计算，参见500kV超高压送电工程电磁辐射环境影响评价技术规范HJ/T24-1998。磁场强度单位（m）T：（毫）特斯拉，1T=104Gs。,22电磁兼容与电磁环境卫生,22.2.5民用建筑物内的电磁环境参数，应符合【注释】1.单位换算：式中：S功率密度，W/m2式中：E电场强度，V/m2.电磁场与人体之间的耦合机制：1)人体与低频电场的耦合：时变电场与人体的作用将在体表产生感应电荷以及体内电荷的流动，即电流。体内束缚电荷将极化形成电偶极子，原耒的电偶极子将转向形成电流。极化电流的值随照射条件，人体部位不同而定。2)人体与低频磁场的耦合：时变磁场在人体内产生感应电场并形成回路电流。电流幅值决定于人体与外界磁场的相对位置及人体的不同部位。3)人体从高频电磁场吸收能量：4)人体暴露在低频的电场，磁场下吸收的能量通常是可以忽略的，且在体内也无可测出的温升。当暴露在100kHz的电磁场下时将导致有意义的能量吸收和温度升高。,22电磁兼容与电磁环境卫生,3.人体对电磁场的直接反应1)电磁场在人体中产生两种反应：热效应和生理效应。2)由于人体是导体，体内自发的内源电流密度大约为10毫安/平方米。外电磁场会在体内感生电流而转换为焦耳热，也会因体内分子极化运动而产生热。因而使体温平衡功能失调而引发生理功能紊乱。3)生理效应是电磁场首先作用于感觉神经末梢，引起心脏、胰腺等器官的变化，并影响循环、血液、免疫、生殖、代谢等系统的功能，这种效应在射频（300kHz300MHz）范围内最显著。4幼儿、青少年正处于身体发育期，更容易因大剂量的电磁辐射导致严重的健康问题。居住建筑是人们相处时间最长的建筑，容易造成辐射剂量的累积。人员密集的公共建筑（如体育场馆、影剧院、展览馆）中，如果存在强烈的电磁辐射将危及较多人员，故这些场所均应从严控制，按一级电磁环境设计。,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.1公共电网的电能质量应符合.【注释】本条规定引自国家标准电能质量公用电网谐波GB/T14549-1993。公共连接点的短路容量一般由电力公司给出，实际谐波电流允许值应将表中数据乘以公共连接点短路容量与基准短路容量的比值S/Sjz。当一个公共连接点中连接多个用户时，应按各用户供电容量的百分比来分摊表中的谐波电流允许值。,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.2供配电系统的谐波治理，应符合下列规定：1建筑物谐波源较多的供配电系统，应选用D,yn11接线组别的配电变压器，且该变压器的负载率不宜高于70%；【注释】D,yn11接线组别的配电变压器，可有效阻断三的倍数次谐波电流在变压器一次与二次之间的传输。但这种变压器的一次绕组将可能出现更高的温升，故应适当降低其负载率。有些国家主张当谐波电流较严重时采用K系数变压器，K系数代表变压器对谐波电流所致温升的承受能力，其定义为：,22.3供配电系统的谐波防治,标准化的K系数额定值为：4，9，13，20，30，40，50。当K值大于4时，就应使用K系数变压器，或将无谐波额定值的标准变压器按下式降容使用：D为变压器的降容系数。,22.3供配电系统的谐波防治,K系数和D系数简化对应关系表,由于在工程设计初期，各种设备资料不全，K值往往难以计算，故也可根据谐波源负荷占变压器的负荷比例，按下图来粗略估计降容系数：,上海市九家医院变压器出线侧电流畸变率和K系数表,多项式拟合回归分析得到的拟合函数模型：y=0.0002x30.0027x20.0099x1.0841其中y代表K系数，代表THDi系数(%)K=(2THDi32.7THDi29.9THDi)10-41.0841适合区间2.6，22，THDi(%)大于22时可以参照该函数。也就是说，综合医院配电系统电流畸变率大致在2.6到22之间，此时K系数可用上式简单估算。再通过降容系数D和K系数之间的关系，计算出降容系数D。,删除奇异点的数据多项式拟合曲线图,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.2-2省级及以上政府办公建筑等专用配电干线上设置有源滤波装置【注释】1）有源滤波器常见类型（1）并联有源滤波器（工程中较为常用）（2）串联有源滤波器（3）串并联复合型有源滤波器2)配电系统至少满足下列条件之一时，可设置有源滤波器：a.配电系统中具有大容量（如，200kVA或以上）非线性负载，且变化较大（如，断续工作的设备等），用无源滤波器不能有效工作；b.配电系统的自然功率因数较低，需要作电容补偿；c.必须降低电压畸变以避免灵敏负载被干扰；d.必须降低电流畸变以避免馈线（如，电缆的中性线等）与设备（如，电容器等）过载。,22.3供配电系统的谐波防治,3)无源有源复合滤波吸收装置（1）原理由无源滤波器和有源滤波器组合而成，由无源滤波器吸收一个或数个功率较大且稳定的特定频率的谐波，再由有源滤波器消除其余谐波。（2）配电系统同时满足下列条件时，宜设置复合滤波器：A）配电系统中既具有相对集中且长期稳定运行的大容量（如，200kVA或以上）非线性负载，又具有较大容量的经常变化的非线性负载；B）配电系统的自然功率因数较低，需要作电容补偿；C）必须降低电压畸变以避免灵敏负载被干扰；D）必须降低电流畸变以避免馈线（如，电缆的中性线等）与设备（如，电容器等）过载。,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.2-3谐波源较多的配电干线上设置滤波装置。【注释】1）无源滤波器常见类型串联调谐滤波器由电容器和电抗器串联而成，被调谐于较低次的谐波频率处。滤波器阻抗对较低次的谐波频率呈容性、高阻抗，对较高次的谐波频率呈感性、低阻抗，即在低于调谐频率时呈高阻特性。双带通滤波器由一个主电容器、一个主电抗器和一个调谐装置串联而成，这种滤波器的阻抗在二个调谐频率处到达最低值。阻尼滤波器可以是1阶、2阶和3阶的，常用2阶的。一个2阶的阻尼滤波器由一个电容器、一个电抗器和一个电阻的并联组合串联而成，它在一个较宽的频率范围内呈现为低阻抗，因而而具有较宽的滤波频带。,22.3供配电系统的谐波防治,2）配电系统至少满足下列条件之一时，可设置无源滤波器：A.配电系统中具有相对集中的大容量（如，200kVA或以上）非线性负载；B.配电系统的自然功率因数较低，需要作电容补偿；C.必须降低电压畸变以避免灵敏负载被干扰；D.必须降低电流畸变以避免馈线（如，电缆的中性线等）与设备（如，电容器等）过载。,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.2-8为X光机、CT机、核磁共振机等应按低阻抗馈电线路的要求进行设计；【注释】大功率谐波骚扰源一般可界定为设备功率大于所在变压器容量的8%，且THDi大于35%的用电设备。若把交流电网视作电源，则降低电源的内阻便可有效地改善电源的输出波形，而最简单有效的低阻抗设计方法是将自变压器至大功率谐波骚扰源的馈线截面放大。有条件时还可采用较低阻抗的变压器，具体可参照设备样本所供参数进行设计。,22.3供配电系统的谐波防治,22.3.2-9功率因数补偿电容器组宜配电抗器。【注释】谐波对功率因数的影响在谐波环境中，计算静电补偿电容的容量时，应当扣除非相位所致（即畸变所致）的无功功率。谐波环境中功率因数的计算2.1理论算法当谐波存在时，也可以利用基波因素来计算谐波环境中的功率因数PF：式中，v为基波因数，它等于基波电流有效值与总电流有效值之比，即：v=I1/I上式说明了实际功率因数是由基波电流位移和电流波形畸变两个因素决定的。,22.3供配电系统的谐波防治,2.2工程估算方法在实际工程设计中，谐波所致的无功功率很难估算，故上述算法实际上不可行。由于电网规模巨大，通常可以认为电力系统的内阻为零（视作无限大系统），因而仅考虑谐波电流而忽略谐波电压的影响，即THDV=0。此时，功率因数与THDi之间的关系如下图所示：,图中，PF为实际功率因数；cos为理想正弦波的功率因数，即基波功率因数（我们传统算法所得即为此值）；THDi则可用专门软件粗略估算得到。从图上可见在谐波电流的影响下，实际功率因数将按图示曲线下降，这是由于谐波产生了额外的无功功率。以此，在工程设计中，特别是在开关和导线的选择计算中，宜按上图所示曲线对功率因数进行粗略的修正，否则的话，计算所得的电流值将会偏小，从而导致导线载流能力不足以及开关整定电流偏小。,22.3供配电系统的谐波防治,3谐波环境中补偿电容器参数的确定3.1根据Gh/的比值确定补偿电容器的参数Gh：连接到有电容器组的母线上所有产生谐波源装置（静态变换器、变频器、速度控制器等）的视在功率额定值的矢量和。Sn：系统中变压器视在功率额定值的矢量和。,22.3供配电系统的谐波防治,3.2根据实测总谐波畸变率THDi来确定补偿电容器的参数Sn：变压器的视在功率；S：变压器副边实测的视在功率（满负荷且不带电容器）；THDi：变压器副边实测的电流畸变率。,22.3供配电系统的谐波防治,4.串联调谐电抗器配比计算：在确定电抗器容量时，应使实际调谐频率应小于理论调谐频率（即希望抑制的谐波频率），以避免发生系统的局部谐振。还应考虑一定裕度，因为当电容器使用时间较长后，其介质材料退化，从而导致电容值下降，引起谐振频率的升高。例如：,22.4电子信息系统的电磁兼容设计,22.4.3电子信息系统所处的建筑物防雷，应符合本规范第11章的规定。【注释】应当注意尽量使电子信息系统与建筑物防雷引下线保持足够距离，当不能靠空间来隔离时，则应采取必要的等电位措施。,22.5电源干扰的防护,22.5.1由配变电所引出的配电线路应采用TN-S或TN-C-S系统。当采用TN-C-S系统时，自电子信息系统机房电源进户端起，中性导体（N）与保护导体（PE）应分开。【注释】这样设计可有效地避免由中性导体电流引起的传导干扰。22.5.3谐波较严重的大容量设备宜采用专线供电，且按低阻抗的要求进行设计。【注释】主要指X光机、大功率UPS和整流设备等谐波源，最简单有效的低阻抗设计方法为将自变压器至大功率谐波骚扰源的馈线截面放大。当技术经济条件许可时，也可采用低阻抗变压器配电，具体可参照设备样本所供参数进行设计。,22.6信号线路的过电压保护,22.6.1户外信号传输电缆的金属外护层和户外光缆的金属增强线应在进户处接地。【注释】这是为了防止过电压经由电缆的金属保护层和户外光缆的金属增强线窜入电子信息设备。22.6.2户外信号传输电缆的信号线，应在进户配线架处设置适配的浪涌电压保护器。【注释】此处指应将信号线本身（而非护套或机架等）经浪涌电压保护器进行接地。,22.7管线设计,22.7.1配电线路与电子信息系统传输线路应分开敷设，当受建筑条件限制而必须平行贴近敷设时，应采取屏蔽措施。【注释】不同电压等级的电力电缆，如10kV、6kV、0.4kV的电力电缆应分别穿导管或在不同的电缆桥架内敷设；电力电缆不得与电子信息系统的传输线路合用保护导管和线槽；信号电压明显不同的电子信息系统的传输线路，例如，同为模拟信号的音响广播传输线路与有线电视广播传输线路等，也不得合用保护管和线槽；不同信号类型的传输线路，例如，模拟信号与数字信号，不宜合用保护导管和线槽，否则很可能造成信号干扰。,22.7管线设计,22.7.2配电线路与电子信息系统传输线路交叉时，应垂直相交；广播线路与其它电子信息系统传输线路交叉时，宜垂直相交。【注释】不同传输线路垂直交叉敷设时，由电磁感应造成的相互干扰最小。由于广播线路的工作电压通常为100V或70V，明显高于其它电子信息系统传输线路的工作电压，且其工作电流也相对较大，容易对其它电子信息系统产生干扰，故也需作一定程度的限制。22.7.4用于电子信息系统传输线路保护的金属导管和金属线槽应接地，并作等电位联结。【注释】为确保保护金属导管或金属线槽的屏蔽效果，应将其两端作有效的接地，且相关设施之间应作等电位联结。当采用屏蔽线缆时，其外包屏蔽层的两端也应作有效的接地。,22.7管线设计,22.7.7涉及国家安全的计算机网络等电子信息系统，应采用光缆或屏蔽型电缆。银行、证券交易所的省级总部及其结算中心的计算机网络系统，宜采用光缆或屏蔽型电缆。【注释】根据上海某项目的现场检测结果，采用非屏蔽型传输电缆（UTP）的计算机网络的辐射信号（包括从网络设备和传输线路所辐射出的信号）在数百米范围内均可稳定地测到，因而存在较严重的泄密隐患。当采用UTP穿金属管保护时，末段线路（从信号口至计算机、交换机等设备的明线）有可能成为无线电信号发射天线，从而成为主要的泄露源。当采用屏蔽型电缆（STP、FTP）时，应注意末段明线两端的接地处理，避免成为无线电信号发射天线。相比之下，光缆传输的保密性能更佳。,22.8接地与等电位联结,22.8.1电子信息系统宜采用共用接地网，其接地电阻值应符合相关各系统中最低电阻值的要求。当无相关资料时，可取值不大于1。【注释】民用建筑中，如果电子信息系统要设置一个或几个专用的接地网，将很难确保这些“地”与强电系统接地网之间的独立性（例如这些地极之间应保持足够的距离、引线之间应保持足够的绝缘水平等），因此，采用共用接地网是明智之举。22.8.2当同一电子信息系统涉及几幢建筑物时，这些建筑物之间的接地网宜作等电位联结，但由于地理原因难以联结时除外。【注释】例如当数栋相邻建筑物由一套BA系统监控时，BA系统中的许多现场控制箱将分别接在各自所在建筑物的接地网中，由于地理、雷击等原因，很可能造成这几栋建筑接地网之间的电位不等，从而造成差模干扰。为此，相关建筑物的接地网之间作等电位联结是可取的。但如果建筑物之间相距过远或被河流阻隔，则应采取其它措施来解决干扰问题。,22.8接地与等电位联结,22.8.3当几幢建筑物的接地网之间难以互相连通时，应将这些建筑物之间的电子信息系统作有效隔离。【注释】彼此间采用无金属增强线的光缆连接、设置信号隔离变压器、采用微波传输网络等方法均可阻断高电位等干扰信号的传递途径。当采用有金属增强线的光缆时，应将金属增强线的两端作有效接地。22.8.5建筑物每一层内的等电位联结网络宜呈封闭环形，其安装位置应便于接线。【注释】做成封闭环是为消除等电位网络中任意两点间的电位差，确保各点之间的电位相等，但在应用中必须注意避免让大电流电力线缆在接地环路中穿心而过，否则电力线缆将在接地环路上感应出电流，造成不必要的干扰。