“数字化国标”电源与接地系统概述

智能建筑的电源

智能建筑在国内外大量兴建，对电源的可靠性、安全性、质量提出了更高的要求。目前北京兴建的智能大厦电源皆是由北京供电局和华北电网提供的。根据《 民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92对负荷等级的划分标准如下：

1. 一级负荷

中断供电将造成人员伤亡者中断供电将造成重大政治影响者中断供电将造成重大经济损失者中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱者。

2. 二级负荷

中断供电将造成较大政治影响者；

中断供电将造成较大经济损失者中断供电将造成较大公共场所秩序混乱者。

3. 三级负荷

不属于一级、二级的用电负荷。根据以上标准划分，参照JGJ/16-92电力负荷级别，大型智能建筑应为一级负荷。有高层住宅楼的居住小区为二级负荷。为保证电源的可靠性，按规范要求：一、二级负荷供电，要有两个电源供电，当一个电源发生故障时另一个电源应不致同时受到损坏，两个电源宜在最末一级配电箱处切换。在大厦内一级负荷别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设紧急电源。在目前设置可快速自动启动的柴油发电机组和UPS 不间断电源系统。按上述划分标准，用电设备负荷的划分等级见表1。

供电的电压和电能质量

供电的额定电压：（1）低压供电：单相为220V，三相为380V；（2）高压供电：10KV；（3） 用电设备在100KW及以下，或变压器容量在SOKVA 及以下者，可采用低压二相四线供电，特殊情况也可采用高压供电。注：此条来自电力工业部令（第8号）供电营业规则41条。

电能质量：

（1）正常运行情况下，用电设备受电端的电压，偏差允许值以额定电压的百分数表示，大厦中供电，无特殊要求的用电设备士5％。

（2）智能系统、电子计算机供电电源电能质量，电源参数允许的变动范围见表2 。

注：如电源参数不符合DB 11/146-2002电子设备机房系统表8的要求，宜采用UPS供电，并完成相关检测。

不间断电源UPS

UPS（Uninterruptable Power Supply）电源装置是一种静态交流不停电电源装置，当城市电网突然停电时，仍能保证交流电源不间断地供电。正常时，由城市电网交流电源经整流器变为直流，对蓄电池组进行浮充，同时经逆变器输出优质的交流电源对重要的设备供电。当城市电网突然停电时，它能自动转换到蓄电池组，利用蓄电池储能环节放电，经逆变器对重要设备供电。UPS 电源主接线系统方案很多，大致分为三大类：单台UPS供电系统、并联UPS 供电系统和多重化UPS 供电系统。按有无旁路又可分为有旁路和无旁路两种方式，无旁路方案实际上很少采用。

UPS 电源主接线系统方案：

（1）单台UPS供电系统

单台UPS供电系统是最基本的不停电电源供电系统，这种系统主要由整流器、逆变器和蓄电池三部分组成，如果三部分中有一部分故障，那么供电将被中断，因此无旁路电路的供电系统可靠性较差，目前很少采用。为了增加供电可靠性，增加旁路电源，即逆变器、整流器故障，通过交流静态转换开关接通旁路电源，由旁路电源供电。静态转换开关的转换时间一般为几十毫秒。目前中小容量的UPS 大都采用这种接线方案，见图1 。

（2）并联UPS

供电电源指具有一台或多台逆变器的UPS和其他UPS工作单元的并联运行。要求两台或多台逆变器与市电旁路电源保持同步运行。正常运行时，两台逆变器同时向负荷供电，各供一部负荷。当一台逆变器故障时，可经交流静态开关自动切除逆变器而不影响系统供电，另一台逆变器承担全部负荷供电。在需要时用电负荷也可经交流静态开关自动切换到市电旁路电源供电，但此时供电主要技术指标将取决于市电，供电质量将有所降低，见图2 。

（3）多重化UPS供电系统多重化UPS供电系统分为备用多重化UPS 供电系统和并联多重化UPS 供电系统。国外根据经济技术比较，多重化的台数一般推荐选用2-6 台为宜，见图3 。

接 地

1. 低压配电系统的接地型式

TN-S系统：适宜智建筑等人中型建筑的配电系统，见图4 。建筑物内设有独立变配电所需采用该系统TN-S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE仅在变压器中性点共同接地。两线不再有任何电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电，完全具备安全性和可靠性的，适宜在大中型建筑中采用。

TN-C-S系统：适宜小区居民住宅楼的配电系统，见图5。该系统一般用在建筑物的供电电区域变电所因来的场所。其特点是中性线N与保护接地线PE，只在进共同接地后不能再有任何电气连接，中性线N常会带电，保护接地线PE不会带电，同样是安全可靠的。

TN-C系统：适宜三相平衡负荷以及未装设漏电保护电器的配电系统。

TT系统：地区供电部门规定采用的配电系统。IT系统：对特殊供电要求时采用。在智能建筑大厦和住宅小区一般采用TN-S系统和TN-C-S系统。

2. 接地系统

在智能型大厦中，有电源系统的工作接地，保护接地和防雷接地。弱电智能化系统，有大量的电子设备。为达到正常精确的运行，它们的信息接地或直流接地，必须有一个准确的基准电位，其设备外壳也有保护接地。接地电阻值，各种接地规范中有具体要求，不再重复。若强电接地与弱点系统接地分开设置，两接地系统的距离不宜小于20M。这对于用地紧张，要求建筑容积率较高的北京，难以满足。因此，采用不同用途和不同电源等级用电设备的接地，除另有规定者外，宜采用一个总的共用接地装置，称总系位连接。接地装置的电阻应符合其中最小值的要求。按规范规定接地电阻≤1。

智能大厦工程接地系统设计方法不尽相同，实际上己贯穿了统一的接地内容。统一接地体的构成：一是利用大厦基础钢筋，作为自然接地体；另一种是在大厦四周做人工接地体，或利用护坡桩及连接做为接地体。

3. 总等电位联接（Main Equipotental Bonding 简称MEB ）

在工程设计阶段，设计范围包括：强电系统设计和弱点系统设计，应在设计时将建筑物的金属支持物，金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件，金属管道、配电的保护接地系统与防雷装置组成一个共用接地系统，并应在一些合适的地方，设置等电位连接板。大厦内信息系统在那些要求雷击电磁脉冲影响最小之处，做等电位连接宜采用金属板，并与钢筋或其它屏蔽构件做多点连接。见《低压配电设计规范》 GBSOO54-95 4 .4.4条。总等电位联法的作用在于降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属构件的电位差。并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害，它通过等电位连接端子板，将各可导电部分互相连通。总等电位母线排示例见图6。

等电位连接安装完毕后，应进行导通性测试。测试用电源，可采用空载电压4-24V的直流或交流电源。测试电流不应小于O.2A。当测得等电位联络范围内的金属装置之间的电阻不超过5时，可以认为等电位联结是有效的。

防 雷

近几年，随着现代化水平的提高，智能建筑大量兴建，建筑物内安装的信息设备、电子计算机越来越多。电子设备工作电压较低，耐压水平也低，极易受到雷电电磁脉冲的危害。因此智能建筑除应考虑直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施。雷电电磁脉冲的防护措施：接闪、分流、屏蔽、接地、等电位连接。对于不能直接参加等电位连接的带电体，如：电源相线，N线，信号线等使用电涌保护器SPD（Surge ProteCtive Device）进行等电位连接，是总等电位连接的组成部分，能起到限制瞬态过电压，分流电涌电压，保护信息电子设备的作用。

国家标准《 建筑物防雷设计规范》 GBSOO57-94 进行了局部修订，2000年版己会审、批准，自2000年10月1日实施，现将与建筑及住宅小区智能化工程有关部分阐述如下：

1. 建筑物的防雷分类

新修订的规范是：建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求划分为三类，详细分类见防雷规范。其中增加了雷击次数计算，确定建筑物的防雷分类。一般情况大型智能大厦属于二类防雷建筑物，住宅大楼属于三类防雷建筑物，详细分类按建筑物重要性和计算雷击次数确定。

2. 建筑物的防雷措施

各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施，各类防雷建筑物的防雷措施，在建筑物设计施工中应体现出来。避雷网、避雷针、屋面金属突出物应与防雷装置相连，如防雷引下线、防雷接地装置等。见《建筑物防雷设计规范》（2000 年版）GBSOO57-94第三章建筑物的防雷措施。

智能建筑除有防直击雷和防雷电波俊入的措施外，还应有防雷电电磁脉冲的措施，此部分是2000年版防雷设计规范的新补充内容。详见第六章防雷击电磁脉冲。防雷击电磁脉冲是在建筑物遭受直接雷击或附近遭雷击的情况卜，线路和设备防过电流和过电压，即防在上述情况下产生的电涌（Surge）。

3. 电涌保护器SPD 在电源系统中的设置

在变压器低压侧以及电源入户端设过电压保护器称第一级SPD，一般选电压开关型需限制暂态过电压，SPD（Vol tage Switching type SPD）。在智能建筑中向各弱电设备供电，需限制暂态过电压，在设备的配电箱内安装第二级SPD，一般选用限电压型SPD（vo 1 tage Limiting type SPD）。在弱电设备接电源的插座箱安装防止操作过电压和防感应双重功能的第三级SPD ，一般选用组合型SPD（Combination type SPD ）。

4. SPD 在智能建筑弱电系统中的设置

弱电系统线路也应按规范要求安装电涌保护器。弱电系统的信号线一般指：电话线、电脑网络线、视频信号同轴电缆、楼宇自控系统传输线等。SPD 在以上线路安装时有参数匹配要求，通常由系统承包供应商负责安装。

附录名词解释

（1）接闪器：直接截受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。

（2）引下线：连接接闪器与接地装置的金属导体

（3）接地装置：接地体和接地线的总合

（4）接地体：埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体

（5）接地线：从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体；或从接地端子、等电位连接带至接地装置的连接导体。

（6）防雷装置：接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总合。

（7）直击雷： 闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应或机械力者。

（8）雷电感应：闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花。

（9）静电感应：由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应电荷得到释放，如不就近泄入地中就会产生很高的电位。

（10）电磁感应：由于雷电迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。

（11）雷电波侵入：由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。

（12）信息系统：建筑物内许多类型的电子装置，包括计算机、通信设备、控制装置等的统称。

（13）雷击：闪击中的一次放电。

（14）雷电流：流入雷击点的电流。

（15）雷击电磁脉冲：是一种干扰源。本规范指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。

（16）防雷区：需要规定和控制雷击电磁环境的那些区

（17）等电位连接：将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减少雷电流在它们之间的电位差。

（19）等电位连接导体：将分开的装置诸部分互相连接以使它们之间电位相等的导体。

（20）等电位连接网络：由一个系统的诸外露导电部分做等电位连接的导体所组成的网络。

（21）共用接地系统：一建筑物接至接地装置的所有互相连接的金属装置，包括防雷装置。

（22）电涌保护器（浪涌保护器，以前称过电保护器）：目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。它至少含有一非线性元件。

（23）电压开关型SPD：无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、闸流管和三端双向可控硅元件作这类SPD的组件。有时称这类SPD为“短路开关型”或“克罗巴型”SPD。

（24）限压型SPD：无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二级管作为这类SPD的组件。有时称这类SPD为“钳压型”SPD。

（25）组合型SPD：由电压开关型组件和限压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或限压型或这两者都有的特性。这决定于所加电压的特性。