智能建筑中的電氣安全防護分析說明

自1984年美國建成世界上第一座智能建筑以來，智能建筑為適應現代社會信息化與經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展、相互滲透而持續地發展。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，亦即智能建筑應該安全、舒適、系統、綜合、有效利用投資，節能并具備很強的使用功能，以滿足用戶實現高效率的需要。一般地，現代智能建筑主要由建筑物自動化系統（ＢＡＳ）、辦公自動化系統（ＯＡＳ）、信息通信系統（ＣＡＳ）三個系統組成，以及利用計算機網絡技術及通信技術，將此三個系統進行集成的智能建筑管理系統，和把語言、數據、視頻、監控等不同信號的配線經過統一的規劃設計、綜合在一套標準的布線系統作為建筑物或建筑群內部之間的傳輸網絡的結構化綜合布線系統（ＳＣＳ）。
　　智能建筑中線纜密布、系統設備繁多，微電子裝備復雜，且防護能力單簿，為保證系統、設備安全正常運行，必須采取專門、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。
　?。?智能建筑的防雷
　　對于智能化系統而言，除雷電直擊外，最具破壞作用的是二次效應，由于雷電具有高電位、大沖流、瞬時性的特點，強大的閃電產生靜電場、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。由于雷電流變化梯度大，能產生強大的變電磁場，使周圍的金屬物產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。由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百兆焦耳，能量差別相當懸殊，因此必須采取措施加以保護。
　?。ǎ保└鶕ㄖ锏闹匾浴⒐δ?、發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。對各類建筑物的避雷措施，防雷規范ＧＢ５００５７－９４中已規定了相應要求；
　?。ǎ玻┨炀€防雷設施：天線裝設在建筑物屋頂，須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，天線宜裝設天線饋線系統避雷器；
　?。ǎ常┻M出建筑物管、線、纜的防雷：進出建筑物的各種金屬管、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，應在轉換處裝置避雷器；
　　（４）對于信息系統的保護：應分級保護，根據電子設備的敏感性及不同部位分別對待，妥善處理；
　?。ǎ担﹄娫聪到y的保護：應用電子避雷器進行分級保護，從高壓柜、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；
　?。ǎ叮﹄娮釉O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各種導線上，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，造成元器件誤動作和損壞；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設備實行等電位聯結；實行穿金屬管敷線，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。
　　根據歷史統計分析資料，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防雷的重要環節。電源避雷器目前主要采用壓敏電阻防雷。
　?。?智能建筑的接地
　　接地問題是強電、弱電、智能化系統帶有普遍性的問題。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合接地。
　?。ǎ保┆毩⒔拥厥前阎绷鹘拥?、保護接地、防雷接地分開設置，如圖１所示。
　　這樣做的目的是為了排除來自地線的干擾源。這是根據電子計算機設備要求獨立接地或通信系統要求單獨接地而采取的接地措施。
　　為避免不同系統接地而引入不同電位，導致人身和設備事故，根據規范要求，各接地系統的距離必須大于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。
　?。ǎ玻┞摵辖拥厥菍⒏鞣N接地通過接地線連接在同一接地裝置上，如圖２所示。
　　一般地，除特殊情況外，一個建筑物只能存在一個接地系統，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設備如無特殊要求，建筑物接地應采取聯合接地。
　?。?智能建筑的抗干擾
　　在建筑物建筑群以外的自然環境和建筑內部設備的環境中存在著大量的電磁干擾，電磁干擾將會使智能化系統設備產生誤碼、錯碼，產生誤動作；使信號系統受到污染、產生噪聲。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、無法工作的現象時有發生；因此，必須凈化建筑物電磁環境，防止雜散電磁波干擾以及提高建筑物內系統和設備的抗干擾能力。抗干擾成為建筑智能化系統必不可少的技術措施。在采用適當的抗干擾措施及方法前，首先必須分析干擾源，了解干擾產生的原因及干擾的傳播途徑。
　?。常?干擾源的產生
　?。ǎ保V播、通信、雷達、導航發射設備的信號頻譜。這些設備的發射功率很大，它的基波可以產生有用信號的干擾，諧波可以構成無用信號的干擾；
　?。ǎ玻┕I、科學、醫療、感應加熱設備的輻射場強。這些設備由于功率大，屏蔽又不夠好，功率泄漏大，高次諧波成分強；
　?。ǎ常┘芸针娏€及電氣牽引系統的電磁干擾，主要是導線電暈及接觸不良以及滑動受電時偶爾產生火花或微弧；
　?。ǎ矗┢圏c火系統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，發電機、風扇、電動機等。日光燈啟動時產生電擊穿脈沖，造成射頻干擾，可通過燈管本身及供電電源線而產生輻射發射，也可通過電源線注入公用電源，構成比較強的傳導干擾；日光燈在工作時由于鎮流器而產生的工頻諧波干擾，進而大大增加供電電源的諧波成分，造成供電質量下降；
　?。ǎ担┕秒娫?、靜電放電、電磁脈沖。由于公用電源內阻并不等于“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。
　　據有關資料統計分析，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，存儲丟失甚至系統的損壞。
　　３．２ 干擾途徑
　　不論是設備還是系統內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）和導線（電源線、信號線、輸出控制線等）的傳導方式對設備產生干擾。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
　?。ǎ保┰陔娫吹倪M出線端口處加設低通濾波器，消除電網中的高頻干擾；
　?。ǎ玻榉乐故须婋娋W急劇變化或雷擊出現過電壓，智能設備建議使用串聯型穩壓電源供電；
　?。ǎ常┙拥丶肮沧杩箮淼母蓴_，其抑制方法是使各種接地之間不構成回路；
　　（４）智能化系統機房遠離強功率發射源及電梯機房；
　?。ǎ担└鶕車h境電磁場干擾的情況，決定有效屏蔽的方法；
　　（６）電纜屏蔽層接地；
　?。ǎ罚┎捎霉怆婑詈掀骱凸饫w傳輸數字信號；
　?。ǎ福┙ㄖ锝Y構內的鋼筋要求保持電氣的連續性，如采取焊接連通；
　　（９）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；
　?。ǎ保埃⑹芨蓴_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，接地的目的是為了抗干擾。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設備與人身的安全。