高层智能建筑电气保护

《电气安全技术与接地》课程论文题目:高层智能建筑电气保护学院名称：电气工程学院班级：电气F1206班学生姓名：学号：上课教师：杨勇2015年06月成绩：2高层智能建筑电气保护目录摘要：......................................................................31引言......................................................................32项目电气保护设计依据与要求.................................................32.1防雷要求.............................................................42.2接地要求.............................................................43电气保护设计总体规划.......................................................44电气保护措施...............................................................64.1外部电气保护措施.....................................................64.1.1防直击雷.......................................................64.1.2防间接（感应）雷...............................................64.1.3防高电位入侵...................................................74.1.4接地系统.......................................................74.2内部电气保护措施.....................................................74.2.1屏蔽防护.......................................................84.2.2接地设计......................................................94.2.3等电位连接...................................................104.2.4综合布线.....................................................104.2.5加装浪涌保护器...............................................105结束语....................................................................113摘要：随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的提高，高层建筑应运而生，城市中各类高层超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。高层建筑符合了人们对居住环境、信息的获取、娱乐、教育等方面的要求，所以在21世纪得以飞速的发展。其中高层住宅楼，因其为住户提供的安全、舒适、高效、节能的居住环境，受到了越来越多的人的青睐，也成为现代人主要的居住方式。一栋好的高层住宅楼，在为居住者提供良好居住环境的同时，必须保证住户用电的安全可靠。因此研究如何确定高层住宅楼电气设计方案，保证系统安全、稳定、经济运行，就显得尤为重要。关键字：高层智能住宅，电气设计，供电，防雷，接地1引言改革开放以来，城市的住宅区的开发有了飞跃发展。住宅小区建设的特点是建筑物密集、高层、环境优美、设施齐全。由于人们生活水平的提高，家用电器普及很快。因此，对供电的要求是越来越高。供配电设施要坚持服务和服从于文明城、文明小区创建活动的要求，坚持美化城市、小区形象，合理布局，科学规范的原则，要有超前意识和适应不断发展变化的新形势。否则，将有可能造成重复建设，不仅造成资金、资源的浪费，还要影响居民用电，因此，高层建筑的供配电设计至关重要2项目电气保护设计依据与要求1）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）；2）《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》（QX3－2000）；3）《电子设备雷击保护导则》（GB7450-87）；4）《计算机信息系统防雷保安器》（GA173-1998）；5）《过电压保护器》（VDE0675）；6）《建筑物、构筑物防雷设施安装》42.1防雷要求室外引入的信号线在接入系统前必须做防雷处理；跨越防雷区的信号线和电源线宜做防雷处理；防雷处理的具体要求应符合《建筑物防雷设计规范（GB50057）及《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343）以及各专业系统的有关规定。电源防雷有一、二、三级防雷措施，大楼总配电已经安装一级防雷器，机房市电总配电柜进线端安装需二级防雷器，UPS的配电柜输出线路需安装三级防雷器。防雷器应采用独立模块，并应具有失效颜色告警指示，当某个模块被雷击失效时可单独更换该模块，而不需要更换整个防雷器。2.2接地要求采用联合接地方式，接地电阻值应不大于1欧姆；当采用独立接地体时，接地电阻值应不大于4欧姆。3电气保护设计总体规划根据要求电气保护总体设计过程如下：（1）确定建筑物的防雷级别，根据建筑物所处地区的预计雷击次数确定。（2）根据建筑物内部的电子设备、信息系统分布确定建筑物的电子设备的防护等级。（3）根据建筑物内部的设备分部划分建筑物雷电防护区。（4）根据不同防护区域设置相应的外部和内部电气保护措施。另外随着建筑智能化水平的提高，除了建筑物的基础功能，还具有许多新的应用。在智能建筑中，需要实现多种信号的传输与处理，来完成整个系统的管理。智能建筑管理系统基于计算机网络来实现的，需要网络进行控制和管理。智能建筑中的通讯设备、计算机设备以及其他微电子设备越来越多，一旦因雷击而造成损坏，损失十分巨大。近年来雷电造成的事故不断增多，损失也越来越大。处于雷电活动区域中的建筑物内的供电电源、通讯、计算机等设备往往由于不明的原因而死机，甚至造成设备永久性的损坏；或由计算机控制的设备发生误动等问题，5这极可能是由于雷电活动的影响而造成的。传统电气防护措施可以对建筑物和人员进行保护，但微电子设备更加敏感，往往因雷击感应过电压或操作过电压而造成破坏。由于大量微电子集成设备在智能建筑中的广泛应用，雷灾的对象不再仅仅是建筑物本身，而且还包括建筑物内的计算机、通信设备、自动控制系统等弱电设备。这些设备由于要求灵敏度高，设备工作电压很低，绝缘耐压值也很低，容易受到雷电感应所产生的雷电电磁脉冲影响甚至破坏。由于相关电气防护标准的缺乏，使得目前智能建筑电气防护系统的设计、施工缺少了相关依据。目前，由于弱电设备受到过电压损坏造成的损失越来越大，其电气保护受到了更多重视。如何加装电涌保护器、等电位联接和屏蔽接地，将成为今后智能建筑电气防护的重点问题。对于整个智能建筑的电气保护，需要有综合防护的概念，不能像传统那样进行分开的防护。这就需要建立一个完成电气防护系统。主要分为两个部分：1、对建筑物本身的防护，重点是防直击雷的危害，方法主要是传统的避雷针或避雷网保护；2、对建筑内部的弱电设备，防护的重点是感应过电压的危害，方法是根据不同区域受到雷电感应过电压的大小，分不同的区域采用不同的方法进行防护。要实现智能建筑的综合电气防护，并不是简单的将内部和外部措施一起进行就可以了，需要考虑其配合问题。由于在运行中发现传统的简单区分内部和外边防护措施的方法不能达到要求的效果，还是会有电子设备的损坏，所以需要进一步研究。需要根据雷电危害时智能建筑的空间电磁场分布，找到其对电子设备的损坏的传播途径，才能够得到合理的抑制方法，取得更好的电气防护效果。总体设计图如图3-1所示6如图3-1高层智能建筑保护措施整体规划4电气保护措施4.1外部电气保护措施4.1.1防直击雷避雷针、避雷带和避雷网都可以用以防直击雷，其中避雷针是最优先的选择。4.1.2防间接（感应）雷对于间接雷可以通过接地来消除。当发生雷电时，在建筑物上会有很高的感应电压，必须将建筑物内大型的有金属外壳的设备和金属屋顶接地。有时雷电流会在周围的空间产生电磁场，这时如果金属之间有间隙，就会有感应电动势，从而产生感应电流，因此必须将相互之间有间隙的金属物体相互靠紧使之间没有间隙，还要进行接地处理。高层智能建筑防雷系统外部防雷措施内部防雷措施接闪器(避雷针、带、网)引下线、分流系统接地装置屏蔽防护接地设计（工作性、保护性）等电位接地线合理布线浪涌保护装置74.1.3防高电位入侵众所周知，金属导体、天线、架空线都是很好的导体，当雷电发生时，雷电波就有可能通过这些导体进入室内，对人身和设备造成伤害。一般情况下，通过采取以下措施可以有效的防止此类危害：（1）配电线路选用电缆。（2）当线路进户时选用电缆长度在50-100m。（3）如果是架空线，在进户的地方要加避雷器或放电保护间隙。4.1.4接地系统民用与工业建筑的电气配电中，接地和接地系统设计及施工的好坏，直接关系到人身安全和设备安全。因此，在进行接地系统的设计和施工时，必须严格遵守国家相关的规范。接地指的就是电气设备为了安全和功能的目的所采用的接地系统，包括：埋地的接地极、建筑物内设置的总接地端子或接地母线。接地的类型可以分为功能性接地、保护性接地、功能和保护性合一的接地。4.2内部电气保护措施内部电气保护设计主要考虑的是电磁脉冲防护，即主要保护建筑物内的电子设备免受雷电电磁脉冲的危害。当智能建筑遭到雷电冲击时，建筑内部的空间电磁场受到雷电影响，可能在设备上感应出过电压，对设备和人的生命财产安全有很大威胁。由于接地电阻存在，当较大雷电流入地时会抬升地电位，从而对接地的设备造成影响。有上述可知智能建筑中弱电设备受到的主要影响有：1、与设备连接的信号或电源线受到电磁感应产生浪涌电流，对设备造成损害；2、幅值大的雷电流入地造成的地电位的升高，如果接地出现故障，弱电设备会受过电压而损坏；3、由于芯片的工作电压小，对过电压十分敏感，有时并不是直击雷，而是在建筑物周边落雷，都可能导致系统出现死机或是程序出错等情况；8由于建筑物内部钢筋以及设备的接地等线路的存在，当雷电流入地时，可能在这些地方产生电流，从而感应出磁场。由于雷击不同使得电流在整个建筑中的分布也不同，对这个分布的研究可以为设备的安装布置提供依据。如果设备的安放布置合理，感应的过电压较小，更有利于进一步的防护手段的进行。而对于地电位抬升问题，依靠联合接地的方法可以有效解决。智能建筑的各个设备的接口可能引入过电压，需要安装设备进行抑制，同时可以利用屏蔽线缆降低耦合在信号线或者电源线上的电压。智能建筑最主要的防护措施包括泄流、均压、屏蔽和接地等，各种措施相互配合，综合防护。4.2.1屏蔽防护弱电设备中的芯片以及电路板对过电压十分敏感，如果由于防护不利，收到暂态过电压影响，极易出现误动或者损坏。此时可以依靠屏蔽体来防护，它可以将电磁干扰阻挡在外，或者至少起到一定的衰减作用，使过电压达到设备的承受范围以内。对于不同设备的屏蔽方法也不同，这需要根据现场设备的布置以及对防护等级的要求来确定。主要屏蔽措施如下：（1）在建筑的施工中，许多地方都是金属构成的，比如屋面、内部的钢筋结构、铁栏杆和门等，将这些先天存在的物件连接，可构成一个金属网，起到屏蔽的作用。也就是俗称的法拉第笼。（2）建筑物种的电流线，数据信号线等的屏蔽。雷电流在入地的过程中会在周围空间引起强电磁场，此时如果导线与雷电流平行的话，就可能在导线上感应出过电压。所以导线的布置要尽可能不与雷电流的入地系统平行。但是由于整个建筑的接线不可避免有各种方向，