智能建筑弱電系統(tǒng)的電源質(zhì)量

　　隨著現(xiàn)代弱電高新技術(shù)的迅速發(fā)展，智能建筑中弱電技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，而弱電技術(shù)的應(yīng)用程度決定了智能建筑的智能化程度，因而，從某種意義上講智能建筑技術(shù)就是智能建筑弱電技術(shù)。在弱電技術(shù)中的計算機、通信設(shè)備和自控系統(tǒng)中存在著大量電子設(shè)備，由于這些設(shè)備靈敏度高、耐壓值低，所以很容易受到侵害。另外，智能建筑為了滿足自身功能的需要，還配置了大量的機電設(shè)備，所有這些設(shè)備作為電力系統(tǒng)的負載，需要電力系統(tǒng)提供合格的電能質(zhì)量以保證其良好的工作狀態(tài)，同時又對電力系統(tǒng)形成干擾，影響了電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。電源質(zhì)量下降將直接影響到智能建筑設(shè)備的運行穩(wěn)定性和可靠性，將嚴重導致部分設(shè)備，尤其是弱電系統(tǒng)中電子設(shè)備的工作失常，并直接影響到計算機系統(tǒng)的運行。因此，供電電源質(zhì)量是智能化設(shè)備穩(wěn)定工作的重要保證，如何提高電源質(zhì)量、消除隱患，應(yīng)得到電力、電氣設(shè)計、物業(yè)管理等專業(yè)的普遍關(guān)注。

　　對于質(zhì)量合格的電源，IEEE的技術(shù)將其定義為：給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)均適應(yīng)該設(shè)備正常工作，電源在保證額定頻率的正弦波下，應(yīng)對所有的瞬變現(xiàn)象予以限制。為此，《智能建筑設(shè)計標準》根據(jù)智能等級制訂了電源質(zhì)量規(guī)定，如下表所示。

　　所謂的瞬變現(xiàn)象通常是指：電壓偏移及波動、頻率波動、諧波及電壓波形畸變、三相不平衡、電磁干擾等，這些現(xiàn)象都會影響電源的品質(zhì)，從而降低電源質(zhì)量，直接影響到弱電系統(tǒng)的運行。
影響電源質(zhì)量的因素是復雜的，造成智能建筑電源質(zhì)量下降的主要原因是建筑物內(nèi)電氣設(shè)備對供電系統(tǒng)的污染，例如，建筑物內(nèi)布線質(zhì)量欠佳、超載、大流量開關(guān)的頻繁動作、功率因素、電容補償裝置等對電源網(wǎng)絡(luò)的干擾使電源異常。

　　電壓的偏移及波動：在實際運行中，由于電力系統(tǒng)負荷的變化及用戶站距離上級電業(yè)站的路程不一，往往到用戶端的電壓產(chǎn)生偏移；而當負荷變化特別是大容量設(shè)備的啟動常引起電壓的波動，當偏移波動超過允許值，對智能型電子設(shè)備的影響很大，往往不能正常工作，如，運算出現(xiàn)錯誤、甚至損壞。

　　電源頻率波動：頻率的波動直接影響到各種電氣設(shè)備的阻抗值及各種交流電動機的轉(zhuǎn)速和電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如，會使計算機信息儲存的頻率發(fā)生變化而產(chǎn)生錯誤甚至導致信息丟失。
電磁干擾：因智能建筑功能復雜、強弱電線纜繁多，它們自身產(chǎn)生電磁干擾源又接收對方的干擾，從而對電源造成了嚴重的電磁污染。由于計算機系統(tǒng)中的邏輯脈沖前沿很陡峭，對30~100Hz的電磁干擾十分敏感，會使計算機系統(tǒng)的邏輯出現(xiàn)誤動作。

　　諧波及電壓波形的畸變：電源中的高次諧波因智能建筑中的電氣設(shè)備的感抗、容抗都與頻率成正比，從而發(fā)熱使得壽命縮短并干擾電子設(shè)備工作，大量的諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)阻抗，易導致電壓質(zhì)量惡化。由于非線性負荷而引起的電源電壓波形畸變，會使計算機的相位控制產(chǎn)生不利的影響，還會使計算機的直流回路中的濾波電容上的電流明顯增大，因電容器發(fā)熱而影響計算機的正常工作。上海電信樞紐大樓由于使用了100多臺晶閘管軟啟動器，其輸入電路含有很高的諧波分量，僅5次、7次諧波就分別達20％、7％，從而對電話通信產(chǎn)生了強大的干擾，且晶閘管的快速換相使電壓波形畸變遠超過了要求。

　　三相不平衡：由于單向負荷的運行不可能做到完全三相平衡，因而，三個相電壓不可能完全平衡。三相不平衡究竟要到什么程度才會影響到計算機的穩(wěn)定、可靠運行，目前尚無資料，現(xiàn)僅參考廠商關(guān)于三相平衡的具體要求，一般計算機允許相電壓不平衡度≤3％。

　　瞬變浪涌、瞬變下跌、瞬變脈沖：瞬變浪涌及瞬變下跌往往是由于電網(wǎng)故障(如短路)和大負荷變化以及設(shè)備調(diào)整裝置在調(diào)整過程中各種因素的綜合作用引起的。瞬間內(nèi)電壓幅值快速增加或減小會對計算機系統(tǒng)形成干擾，導致運算錯誤或者破壞存儲的數(shù)據(jù)和程序。而引起瞬變脈沖的原因有很多，主要的是內(nèi)部過電壓和雷電。內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)部中重負荷、感性負荷、補償電容的投入和切除開關(guān)的操作等引起電磁能量的轉(zhuǎn)化和傳遞而出現(xiàn)的。當雷擊輸電線或雷閃電發(fā)生在線路附近時，通過直接或間接耦合方式，雷閃放電形成暫態(tài)過電壓將以流動波形式沿線路傳播危及設(shè)備的安全。

　　受到污染后的電源是極為有害的，如何提高電源質(zhì)量、消除隱患，以滿足人們對電源質(zhì)量愈加嚴格的要求呢?這是供電部門及用戶共同努力才能辦到的。由于市電力網(wǎng)的電源質(zhì)量即使不能滿足要求，對于行業(yè)的壟斷設(shè)計人員也無能為力，只能有針對性在建筑物本身查找原因并盡量消除或降低污染電源的主要因素。

　　電源質(zhì)量的監(jiān)視：建筑物內(nèi)電源質(zhì)量的監(jiān)視是改善電網(wǎng)供電質(zhì)量的基礎(chǔ)工作。通過對檢測數(shù)據(jù)的分析，我們可以掌握電源被污染的程度和找到主要產(chǎn)生污染源的設(shè)備。經(jīng)驗告訴我們，70％的電能質(zhì)量故障是與接線和接地的問題有關(guān)。通常，電能質(zhì)量在供電入口處質(zhì)量最高，當沿著配電系統(tǒng)順流檢測時，電能質(zhì)量逐漸惡化。

　　電源機房的接地：應(yīng)該采用總等電位聯(lián)結(jié)，作好屏蔽接地，當采用聯(lián)合接地極時，接地電位不應(yīng)大于1Ω；智能化系統(tǒng)設(shè)備的供電系統(tǒng)應(yīng)采用過電壓保護措施，這里所述的過電壓保護包含電壓浪涌保護。智能化系統(tǒng)設(shè)備和電氣設(shè)備的選擇及線路敷設(shè)時應(yīng)考慮到電磁兼容問題，其中，設(shè)備的設(shè)置位置與主干線的走向要盡可能遠離電磁敏感區(qū)域。

　　選擇合適的供配電系統(tǒng)可以消除持續(xù)時間很短的高頻信號，濾除高頻噪聲、穩(wěn)定電壓，與城市電網(wǎng)隔離，消除電壓和頻率的偏差以及吸收浪涌等干擾，從而獲得理想電源。具體措施有以下幾種。

　　(1)直接供電(AC 380V、50Hz)。將低壓市電直接接到配電柜，然后再分送給計算機設(shè)備，而該系統(tǒng)僅適用于電網(wǎng)質(zhì)量的技術(shù)指標能滿足計算機的要求且附近沒有較大負荷的啟動和制動，以及電磁干擾很小的地方使用；
　　(2)隔離變壓器、穩(wěn)壓器和濾波器組合系統(tǒng)。該組合系統(tǒng)是計算機房多采用的一種配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可消除電網(wǎng)中的瞬變干擾、電磁干擾、較大負荷起／停引起的電壓波動；
　　(3)不間斷供電電源系統(tǒng)。具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抗干擾、防止浪涌等功能，而且，當發(fā)生突然停電時，可以繼續(xù)對用電設(shè)備供電一段時間，使操作人員仍能及時處理計算機中的內(nèi)存信息。

　　只有注重智能建筑電源質(zhì)量，提高其安全性和可靠性，才能保證弱電系統(tǒng)設(shè)備的運行可靠和安全，設(shè)計者無論是在設(shè)計中還是在研究領(lǐng)域中都要倍加關(guān)注。