siemens x
工業(yè)連接

現(xiàn)代智能建筑中的電氣安全防護分析說明

2025China.cn   2008年09月26日
自1984年美國建成世界上第一座智能建筑以來,智能建筑為適應現(xiàn)代社會信息化與經(jīng)濟國際化的需要以及隨計算機技術、通信技術和控制技術的發(fā)展、相互滲透而持續(xù)地發(fā)展。國際智能工程學會認為,在一座建筑物中設計了可提供相應功能以及適應用戶對建筑物用途、信息技術要求變動時的靈活性,以滿足用戶實現(xiàn)高效率的需要。一般地,現(xiàn)代智能建筑主要由建筑物自動化系統(tǒng)(BAS)、辦公自動化系統(tǒng)(OAS)、信息通信系統(tǒng)(CAS)三個系統(tǒng)組成,以及利用計算機網(wǎng)絡技術及通信技術,將此三個系統(tǒng)進行集成的智能建筑管理系統(tǒng),和把語言、數(shù)據(jù)、視頻、監(jiān)控等不同信號的配線經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃設計、綜合在一套標準的布線系統(tǒng)作為建筑物或建筑群內(nèi)部之間的傳輸網(wǎng)絡的結構化綜合布線系統(tǒng)(SCS)。
  
  智能建筑中線纜密布、系統(tǒng)設備繁多,微電子裝備復雜,且防護能力單簿,為保證系統(tǒng)、設備安全正常運行,必湎采取專門、特殊的措施加以保護,而防雷、接地、抗干擾則是重要的、必備的、有效的保護手段,以下僅就此三方面加以分析說明。
  
  1 智能建筑的防雷
  
  對于智能化系統(tǒng)而言,除雷電直擊外,最具破壞作用的是二次、大沖流、瞬時性的特點,強大的閃電產(chǎn)生靜電場、交變電磁場和電磁輻射、雷電波侵入、地電位反擊等,雷電電磁脈沖LEMP影響。同于雷電流變化梯度大,能產(chǎn)生強大的變電磁場,使周圍的金屬物產(chǎn)生感應電勢和感應電流。一方面嚴重地干擾無線、有線通訊;另一方面,一旦侵入微電子設備的信號入口,將使器件被擊穿、燒毀,從而使網(wǎng)絡癱瘓,設備報廢。國際電工委員會IEC指出:雷電是高科技的天敵。同于電子設備的防護能力較弱,敏感的電子設備其所能承受的能量最多只達毫焦耳級,而雷擊釋放的能量達到數(shù)百兆焦耳,能量差別相當懸殊,因此必湎采取措施加以保護。
  
 ?。?)根椐建筑物的重要性、功能、發(fā)生雷擊事故的可能性及后果,按防雷要求,將建筑物的防雷分為三類。對備類建筑物的避雷措施,防雷規(guī)范GB50057-94中已規(guī)定了相應要求;
  
 ?。?)天線防雷設施:天線裝設在建筑物屋頂,湎與屋面上的防雷接地裝置連在一起,且連接點不得少于兩處。如天線的突出部分超出大樓的防雷防護范圍之外,應裝設獨立的避雷針,并應與天線避雷接地裝置可靠連接。為綜合防雷,天線宜裝高天線饋線系統(tǒng)避雷囂;  
  
 ?。?)進出建筑物管、線、纜的防雷:進出建筑物的備種金屬管、電纜、引入線應在進出處與大樓防雷接地裝置相連;電纜進出線應在進出口處,將電源金屬外皮、鋼套管等與電氣設備接地相連。如電纜轉換成架空線,應在轉換裝置避雷器;
  
  (4)對于信息系統(tǒng)的保護:應分級保護,根據(jù)電子設備的敏感性及不同部位分別對待,妥善處理;
  
 ?。?)對電源系統(tǒng)的保護:應用電子避雷器進行分級保護,眾高壓柜、低壓柜、主配電箱、分配電箱逐級保護,把雷電過電壓降到設備能夠承受的水平;
  
 ?。?)對電子設備的保護:從分析雷電脈沖LEMP襲擊電子設備的不同途徑來采取相應的綜合防治措施。雷電能量作用于電子設備相連的備種導線上,形成雷電波、感應過電壓沿導線侵入電子設備,包括配電線、信號線、天饋線等;雷電能量直接耦合作用于電子元件上,造成元器件誤動作的損壞;通過地電位反擊,損壞設備的元件,損壞導線、器件的絕緣材料??刹扇〉拇胧┯校簩ο到y(tǒng)設備實行等電位聯(lián)結;實行穿金屬敷線,加強屏蔽、減少感應效應;實行設備屏蔽、機房屏蔽、建筑物屏蔽;加裝電子避雷器,限制侵入電子設備的雷電過電壓的幅值。
  
  根據(jù)歷史統(tǒng)計分析資料,在雷擊損壞設備的事故中,有70%以上是從供電線路侵入的。因此,對電源供電線路實施多級防雷是電子設備及整個系統(tǒng)防雷的重要環(huán)節(jié)。電源避雷器目前主要采用壓敏電阻防雷。
  
  2 智能建筑的接地
  
  接地問題是強電、弱電、智能化系統(tǒng)帶有普遍性的問題。接地按作用可分為功能性接地和保護性接地兩大類。
  
  功能性接地有:系統(tǒng)接地、工作接地、邏輯接地、屏蔽接地;
  
  保護性接地有:保護接地、防雷接地、靜電接地、重復接地等。
  
  建筑物的接地按連接方式又可分為獨立接地和聯(lián)合接地。
  
  (1)獨立接地是把直流接地、保護接地、防雷接地分開設置。
  
  這樣做的目的是為了排除來自地線的干擾源。這是根據(jù)電子計算機設備要求獨立接地或通信系統(tǒng)要求單獨接地而采取的接地措施。
  
  為避免不同系統(tǒng)接地而引入不同電位,導致人身和設備事故,根據(jù)規(guī)范要求,備接地系統(tǒng)的距離必湎大于20m,且它們的接地極與地線之間要保持絕緣,絕緣電阻應在2MΩ以上,接地電阻小于4Ω。
  
  (2)聯(lián)合接地是將各種接地通過接地線連接在同一接地裝置上。
  
  一般地,除特殊情況外,一個建筑物只能存在一個接地系統(tǒng),以免引入不同電位而導致人身和設備事故。因此,智能建筑中的智能系統(tǒng)設備如無特殊要求,建筑物接地應采取聯(lián)合接地。
  
  3 智能建筑的抗干擾
  
  在建筑物建筑群以外的自然環(huán)境和建筑內(nèi)部設備的環(huán)境中存在著大量的電磁干擾,電磁干擾將會使智能化系統(tǒng)設備產(chǎn)生誤碼、錯碼,產(chǎn)生誤動作;使信號系統(tǒng)受到污染、產(chǎn)生噪聲。強大的脈沖干擾還會導致電子器件、設備的損壞;在實際工作中,使設備性能下降、無法工作的理象時有發(fā)生;因此,必湎凈化建筑物電磁環(huán)境,防止雜散電磁波干擾以及提高建筑物內(nèi)系統(tǒng)和設備的抗干擾能力。抗干擾成為建筑智能化系統(tǒng)必不可少的技術措施。在采用適當?shù)母愀蓴_措施及方法前,首先必湎分析干擾源,了解干擾產(chǎn)生的原因及干擾的傳播途徑。
  
  3.1 干擾源的產(chǎn)生
  
  (1)廣播、通信、雷達、導航發(fā)射設備的信號頻譜。這些設備的發(fā)射功率很大,它的基波可以產(chǎn)生有用信號的干擾,諧波可以構成無用信號的干擾;
  
  (2)工業(yè)、科學、醫(yī)療、感應加熱設備的輻射場強。這些設備由于功率很大,屏蔽又不夠好,功率泄漏大,高次諧波成分強;
  
 ?。?)架空電力線及電氣牽引系統(tǒng)的電磁干擾,主要是導線電暈及接觸不良以及滑動受電時偶爾產(chǎn)生火花或微??;
  
  (4)汽車點火系統(tǒng)及日光燈照明設備的電磁干擾。汽車的干擾主要來自點火系統(tǒng),發(fā)電機、風扇、電動機等。日光燈啟動時產(chǎn)生電擊穿脈沖,造成射頻干擾,可通過燈管本身及供電電源線而產(chǎn)生輻射發(fā)射,也可通過電源線注入分用電源,構成比較強的傳導干擾;日光燈在工作時由于鎮(zhèn)流器而產(chǎn)生的工頻諧波干擾,進而大大增加供電電源的諧波成分,造成供電質量下降;
  
 ?。?)分用電源、靜電放電、電磁脈沖。由于公用電源內(nèi)阻并不等于“零”,因此,公用電源既提供給設備有用的電能,同時也提供了干擾電壓。
  
  據(jù)有關資料統(tǒng)計分析,對計算機及應用計算技術的儀表而言,危害最大的是尖峰脈沖信號和衰減振動形成的干擾信號,這是因為它們可能導致程序錯誤,存儲丟失甚至系統(tǒng)的損壞。
  
  3.2 干擾途徑
  
  不論是設備還是系統(tǒng)內(nèi)部的干擾都是以電容耦合、電感耦合、電磁波輻射、公共阻抗(接地系統(tǒng))和導線(電源線、信號線、輸出控制線等)的傳導方式對設備產(chǎn)生干擾。因此,消除和抑制干擾的方法有電場屏蔽、磁場屏蔽、電磁屏蔽·電子設備接地、搭接和濾波。
  
  3.3 常見的抗干擾措施
  
 ?。?)在電源的進出線端口處加設低通濾波器,消除電網(wǎng)中的高頻干擾;
  
  (2)為防止市電電網(wǎng)急劇變化或雷擊出理過電壓,智能設備建議使用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源供電;
  
  (3)接地及公共陰抗帶來的干擾,其抑方法是使各種接地之間不構成回路;
  
  (4)智能化系統(tǒng)機房遠離強功率發(fā)射源及電梯機房;
  
 ?。?)根據(jù)周圍環(huán)境電磁場干擾的情況,決定有效屏蔽的方法;
  
 ?。?)電纜屏蔽層接地;
  
  (7)采用光電耦合器和光纖傳輸數(shù)字信號;
  
 ?。?)照明裝置的供電線路上設置電源線路濾波器,供電端子進行屏蔽;
  
 ?。?0)將受干擾電路和干擾電路隔開或分開。
  
  從以上幾個方面的分析可看出,防雷的手段是接地,接地的目的是為了搞干擾。防雷、接地、抗干擾的最終目的是為了保證建筑物及建筑物內(nèi)設備與人身的安全。

(轉載)

標簽:智能建筑 電氣安全 防護 分析說明 我要反饋 
2024世界人工智能大會專題
即刻點擊并下載ABB資料,好禮贏不停~
優(yōu)傲機器人下載中心
西克
2024全景工博會
專題報道