供配电技术-高层民用建筑供电及安全技术.ppt

第7章,高层民用建筑供电及安全技术,高层民用建筑供电系统的供电电源及变压器的选择,建筑电气技术中的防雷、电涌及漏电保护等安全技术,火灾自动报警与消防联动控制系统相关技术,高层供配电系统的配电方式,7.1 高层民用建筑的配电系统,7.1.1 建筑物的分类,居住建筑,公共建筑,7.1.2 电力负荷,照明负荷,动力负荷,高层民用建筑的用电负荷分为三级：一类建筑的消防 用电设备为一级负荷；二类建筑的消防用电设备为二类 负荷；一、二类建筑中，非消防电梯为二类负荷，其余 为三类负荷。,搞好高层住宅的电气设计，关键问题之一，就是如何确 定住宅小区的电力计算负荷。,需要系数Kd，是用电设备组在最大负荷 时需要的有功功率P30与其总的设备容量 Pe的比值。设N值为单台变压器所负担的 住宅总户数，则需要系数按下表取值：,需要系数法,功率因数一般按0.60.9选取。,高层建筑的动力设备之间容量差值较大、且动力设备总容量较小、因此采用二项式法确定计算负荷更为确切。负荷计算之前，需对建筑内动力负荷的运行工况进行分析、确定，以使计算结果更接近于实际。一般情况下，楼内电梯、空调机组、生活水泵等设备，除备用外，均应按运行计算。动力负荷计算越精确，供配电系统的可靠性、安全性越强，用电设备的使用效果越好。,二项式法,你能回答吗？,问题与思考,高层民用建筑物是如何划分一类和二类建筑的？,高层民用建筑的电力负荷共划分为几级？如何区分？,7.2 高层民用建筑的供电电源及变压器选择,7.2.1 高层民用建筑的供电电源,1.双电源供电,两路电源能够保证各路电源的独立性，当一路电源因故 障停电时，另一路电源还能保证建筑物的可靠供电。,1.双回路供电,有些地区电力供应较紧张，仅能供给高层建筑一个电源 时，应注意在建筑群内应设立柴油发电机组，作为高层民 用建筑的备用电源。,双回路供电方式可以是右图所示的双电源供电，也可以是单电源双回路供电。在单电源双回路供电时，当供电电源或母线发生故障时整个建筑的供电电源还会中断。,7.2.2 变压器的选择,箱式变电所,高层建筑物的变电所通常设在主体建筑物的首 层，这类变电所内的主变，应选择干式变压器或 非燃液体变压器，以减少火灾的危险性。若确实 需要采用油浸式变压器时，应选择安全部位，采 取防火分隔和防止油流散的设施，并应设置火灾 自动报警和灭火装置。,目前城市高层建筑普遍采用箱式变电所，箱变是将高压电器设备、变压器、低压电器设备等组合成紧凑型成套配电装置，在配电系统中接受和分配电能。这种新型成套设备箱变与常规土建式变电所相比，同容量的箱式变电站占地面积通常仅为常规变电站的1/101/5，大大减少了设计工用量及施工量，减少了建设费用。,7.2.3 高层民用建筑的配电系统,单干线,交叉式单干线,双干线,你能回答吗？,问题与思考,双电源供电和双回路供电有哪些区别？,高层建筑物的变电所一般设在哪些场所？,7.3 高层建筑的接地保护,工作接地、屏蔽接地、信号接地等属于电气功能性接 地。防雷接地、防静电接地等属于电气保护性接地。,1. TN制式系统,T表示电源中性点接地，N表示电源中性点引出的零线。 这种系统在建筑电气中应用较多。,这种系统的N线和PE线是分开的，零线N断开时不会影响PE线的保护作用，常用于安全可靠性要求较高的场所。对新建的高层建筑、住宅小区，推荐使用TN-S系统。, TNS系统,C表示工作零线与保护零线合二为一。即系统中的中性线N与PE保护线合二为一。为了减少因PEN断线后带上近乎相电压的对地电压，常在PEN线上采取重复接地的措施，这种接地系统不能使用漏电保护器RCBO，否则合不上开关。,TNC系统,C表示工作零线与保护零线合二为一，S表示工作零线与保护零线严格分开，此系统中，中性线N与PE保护线有一部分合二为一，另一部分分开，以G处为分界点，前部分适用于三相平衡负载，后部适用于三相不平衡负载。整个系统可以使用漏电保护器RCBO，但是PEN线与G点后的PE线不能穿过漏电保护器。,TN-C-S系统,这种系统兼有TN-C和TN-S两种制式的特点，常用于配电系统末端环境较差或对电磁干扰要求较严的场所。,2. TT制式系统,TT制式系统适用于以低压供电、远离变电所的建筑物，对环境要求防火防爆的场所，以及对接地要求高的精密电子设备和数据处理设备等。如我国低压公用电，推荐采用TT接地制式。 但是，TT接地系统为达到接地要求，耗费的钢材多、难以回收，费工费时费料，难以推广。,3. IT制式系统,IT制式系统由于中性点不接地，设备漏电时单相对地漏电流小，不会破坏电源电压的平衡，因此适用于供电距离较短，对供电可靠性要求较高的大医院手术室、地下矿井等不停电场所。 当供电距离较长时，供电系统对地分布电容则不可忽视，输电线路越长，分布电容越大，若对地电容电流一旦和电源发生联系时，保护设备不一定动作，这非常危险！因此，这种系统只用在供电距离较短时才比较安全。,系统接地后提供了采用自动切断供电电源这一间接接触防护措施的必要条件。 系统中应实施总电位联结。在局部区域当自动切断供电电源的条件得不到满足时，应实施辅助等电位连接。 不得在保护回路中装设保护电器或开关，但允许装设只有用工具才能断开的连接点。 严禁将可燃液体、可燃气体管道用作保护导体。 电气装置的外露可导电部分不得用作保护导体的串联过渡接点。 保护导体必须有足够的截面。,你能回答吗？,问题与思考,什么叫等电位连接？其作用是什么？,保护接地有几种类型？其作用是什么？,7.4 建筑电气安全技术,概述：雷电的 形成,雷电是一种常见的大气放电现象。夏天的午后或傍晚，地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高空，形成大范围积雨云，积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，地面因受到近地面雷雨云的电荷感应，会带上与云底相反符号的电荷。云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电。云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间烧得灼热，温度可达6000-20000，以致发出耀眼的强光，形成闪电。闪道上的高温又使得空气急剧膨胀，同时使空气中的水滴也汽化膨胀，由此产生冲击波，这种强烈的冲击波活动就是雷声。,概述：雷电的 危害,网上资料：日本一架客机起飞后不久,遭到闪电击中,整个过程刚好被摄影机拍了下來。画面中显示：一阵闪电正好击中客机机身,由於飞机上都装备有避雷裝置,因此並沒有造成任何伤亡。,雷电的 危害实例1,雷电的 危害实例2,2001年5月8日，惠州市秋长镇元翔化工厂遭雷击引发爆炸，死6人，伤14人，厂房基本全毁。,雷电的 危害实例3,2005年5月4日，湖南、江西、浙江、福建等省的不少地方发生雷电冰雹暴雨天气，出现一些护坡倒塌，房屋进水，电线、大树被刮倒，人员被雷电击死等险情。,雷电的 危害实例4,雷电引起的火灾,雷电的 危害实例5,加油站遭受雷电后的情境,雷电的 危害实例6,江门市农药厂4号甲唇罐遭雷击后变形,雷电的 危害实例7,佛山市永新综合加工厂遭雷击并引起火灾，烧毁机器设备及库存的珍珠棉。由于损失惨重，迫使工厂倒闭。,雷电的 危害实例8,图示两例均为雷电波沿电力及通讯线路侵入，致使电路板的电路元器件烧坏的情境。,雷电的 危害实例9,配电柜遭受雷击后被损坏的情境,雷电的 危害实例10,广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图,7.4.1 防雷保护技术,外部防护主要解决对建筑物外部空间如何截雷，把雷电流向大地中泄放的问题。由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。 过渡防护由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。采用有效屏蔽，重复接地等办法，可避免架空导线直接进入建筑物楼内和机房设备，埋地缆进入时用金属导管屏蔽，屏蔽管在进入建筑物或机房前应重复接地，最大限度衰减从各种导线上引入的雷电高电压。 内部防护主要是对建筑物内易受过电压破坏的电子设备或室外独立电子设备加装过压保护装置。当设备受过电压侵袭时，防雷保护装置能快速动作泄放能量，从而保护设备免受损坏。由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。,防雷装置的接闪器，其由针尖体、基球体、邻球体和底杆体等部分组成，且有提前放电的性能，防直击雷的性能较传统避雷针优，而且具有中国传统建筑装饰文化的特色；适合于一般建筑物顶上使用，尤其适合于小面积的高建筑物和构筑物上使用。,接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。除避雷针、避雷线、避雷网、避雷带可作为接闪器外，建筑物的金属屋面可用作第一类防雷建筑物以外建筑物的接闪器。接闪器所用材料应能满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性 。,富兰克林指出：避雷针的作用是在雷暴期间能把闪电引向自身，并沿着它流入大地，不让闪电电流窜到建筑物的各部分去。 安装避雷针的建筑物是否万无一失不遭雷击了？ 某些高层建筑虽然安装了避雷针，但因接地线断裂等原因而“有形无用”了； 30kA高强度雷电流放电时可对距离雷击点1km范围内网络系统产生电磁感应作用，据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70%以上。可见，要确保避雷装置发挥效能，不但要经常保养，使避雷针处于良好状态。还要正确设计、正确安装，同时兼顾建筑物内部的过压防护。,连接接闪器与接地装置的金属导体称引下线，雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线。因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第”笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，由此避免反击和旁侧闪击现象的发生。 引下线通常采用圆钢或扁钢，尺寸不小于：圆钢直径为 8mm；扁钢截面为 48mm2、厚度为 4mm。所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。引下线的固定支撑点间隔不得大于1.52m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。,连接接闪器与接地装置的金属导体称引下线，雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线。因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第”笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，由此避免反击和旁侧闪击现象的发生。 引下线通常采用圆钢或扁钢，尺寸不小于：圆钢直径为 8mm；扁钢截面为 48mm2、厚度为 4mm。所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。引下线的固定支撑点间隔不得大于1.52m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。,一级防雷建筑有：国家级会堂、大型铁路客运站、国际性航空港等；国家重点文物保护等特别重要用途的建筑物和高度超过100m的建筑物。,二级防雷建筑有：省级重点文物保护建筑物；19层以上住宅建筑和高度超过50m的民用建筑；省级及以上的大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物等。,三级防雷建筑有：年雷击次数大于或等于0.05，确认需要防雷的建筑物；高度超过20m的建筑物；雷害事故较多地区的重要建筑。,防雷装置应符合下列要求： 屋面上任意一点距避雷带或避雷网的最大距离如下： a.一级民用建筑5m； b.二级民用建筑10m； c.三级民用建筑10m。 当有三条及以上的平行避雷带时，连接距离如下： a.对于一级民用建筑，每隔不大于24m处需相互连接； b.对于二级民用建筑，每隔不大于30m处需相互连接； c.对于三级民用建筑，每间隔不大于30m40m处需相互连接。 冲击接地电阻，防直击雷的冲击接地电阻如下： a.一级民用建筑Rch10，雷电活动强烈地区，Rch5； b.二级民用建筑Rch10； c.三级民用建筑Rch30。,电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电流破坏。雷电是导致电涌最明显的原因，建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分雷电流分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸，但不能保护计算机免受电涌的破坏。,1999年11月15日下午，对于北京五星级酒店式管理的高斓大厦写字楼里的计算机是个不幸的日子。下午2：003：00之间，电涌浩劫了楼里的计算机。一楼邮局的计算机被反复启动。高层中一家公司的计算机的主板被摧，该主板安装于1998年7月22日，厂家提供三年的保修，电涌使得它的寿命缩短了一半。,图示为遭受电涌破坏的计算机主板。 含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏，包括计算机和计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话、留言机等；程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备；家电行业的产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰箱等。美国有一项调查数据表明，在保修期内出现问题的电气产品中，其中63是由于电涌造成的。,由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。 美国广泛地应用计算机比中国早约20年，通过惨痛的教训后美国才重视了对计算机的电涌防护。美国的银行、前500强公司、防卫设施、金融保险系统、服务网络、电讯网络、石油化工厂等都装有电涌防护器。 中国将是世界上最大的计算机消费市场。随着计算机的普及，人们越来越认识到保护这种电子设备的重要性。1998年我国颁布并实施了计算机信息系统防雷保安器的行业标准。,在建筑物的不同防雷区界面和所需的特定位置上设置电涌保护器SPD，是建筑物防电涌综合保护措施中至为关键的一项措施。SPD的主要作用是当电涌来临动作后，钳压和泄流以及暂态均压。 电涌保护器的工作决定于施加其两端的电压U和触发电压Ud值的大小，对不同产品，Ud值为标准给定值。如下图所示。,电涌保护器防护的关键概念是给雷电感应电流提供一个通向大地的短捷有效的通路。这样雷电涌流将从设备外分流。下图所示为安装电涌保护器处雷电流减少的情况。,当设备发生碰壳故障、电线绝缘破损、人体直接触接相线电压时；在游泳池、淋浴房、厨房、卫生间等特别潮湿的地方，因人体表皮电阻降低，触电死亡的危险大大增加时；当一些电子设备绝缘损坏，其外露金属附件可能带危险电压时，只要安装了漏电保护器，就能保证在人身触电的瞬间迅速切断电路，保证人身安全。 因此，漏电保护器在低压供电系统的应用，可以大幅度地提高供电系统运行的安全性，对进一步保证人身和用电设备的安全具有极为重要的作用。选用时可查阅国家相关标准。,你能回答吗？,问题与思考,电涌带来的损害主要针对哪些电气设备？,民用建筑和工业建筑的防雷是如何分类的？,7.5 火灾自动报警与消防联动控制系统,7.5.1 火灾自动报警系统的组成及工作原理,1.火灾自动报警系统的组成,自2005年10月1日起，国家实施的高层民用建筑设计 防火规范GB50045-95（2005年版），新增了漏电火灾 报警系统。,火灾探测器是整个系统自动检测的触发器件，能不间断地监视和探测被保护区域的火灾初期信。并将现场火灾信息转换成电气信号传送给自动报警控制器。,火灾报警器 以声、光报警的形式向人们提示火灾与事故的发生，并且能记忆和显示火灾与事故发生的时间和地点。,火灾报警控制器将接收到的火灾信号经过处理、运算和判断后认定火灾，向火灾报警器输出指令信号，并启动消防联动装置和连锁减灾系统，用以驱动各种灭火设备和减灾设备 。,7.5.2 火灾自动报警系统的设备设置,各楼层的防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室等，是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，因此均要作为设置手动火灾报警按钮的首选部位。 在大厅、过厅、餐厅、多功能厅等人员比较集中的公共活动场所及主要通道处，均应在主要出入口设置手动火灾报警按钮。保证“从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于30m”。当有人发现有火情时，可立即手动按下按钮，向报警控制器送出报警信号。手动火灾报警按钮比探测器报警更紧急，一般不需要确认。因此，手动报警按钮要求更可靠、更确切，处理火灾要求更快。,大厅、餐厅、走道等公共场所人员相对集中，是主要的疏散通道，因此在这些公共场所应按“从一个防火分区内的任何部位到最邻近的一个扬声器的距离不大于25m”及“走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m”设置火灾应急广播扬声器。而且还要在公共卫生间设置火灾应急广播扬声器。 在防烟楼梯间的前室、消防电梯的前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室等是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，而且有防火门分隔及人声噪杂，所以也必须设置火灾应急广播扬声器。,7.5.3 火灾探测器,典型火灾探测器的设置数量和布置 探测区域内的每个层间至少应设置一只火灾探测器。 感烟探测器、感温探测器的安装，应根据GB50116-1998火灾自动报警系统设计规范中的规定，再根据探测器的保护面积和保护半径来确定。 一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于该探测区域面积与探测器保护面积乘以修正系数K的比值。其中特级保护对象的修正系数K宜取0.70.8，一级保护对象的修正系数K宜取0.80.9，二级保护对象的修正系数K宜取0.91.0。 在有梁的顶棚上设置感烟探测器、感温探测器，应按火灾自动报警系统设计规范，根据具体情况综合确定。,7.5.4 火灾自动报警系统的形式,区域报警系统示意图,集中报警系统示意图,控制中心报警系统示意图,7.5.5 消防联动控制系统,消防联动控制应包括的内容： 1）消防栓水泵的手动、自动控制。 2）喷淋水泵的手动、自动控制。 3）防烟卷帘和防火门的手动、自动控制。 4）防烟排烟风机与风阀门的手动、自动控制。 5）280、70防火阀、水流指示器，信号闸阀反馈信号。 6）强切非消防电源的控制。 7）升降机迫降控制。 8）手动遥控操作控制。,消防联动设备的种类： 自动灭火控制系统的控制装置。 室内消火栓系统的控制装置。 防烟、排烟系统及空调通风系统的控制装置。 常开防火门、防火卷帘的控制装置。 电梯回降控制装置。 火灾应急广播。 火灾报警装置。 消防通讯设备。 火灾应急照明与疏散指示标志。 火灾着火区域非消防电源切除装置。 上述十类设备因建筑物的不同，不一定全部配置。,消防联动控制设备的制式： 消防联动控制设备制式的选择对系统的成本有很大影响。消防联动控制系统制式的选择要在布线数量、模块价格及可靠性各方面认真平衡，其制式可分多线制和总线制。 多线制联动控制设备是指多条控制线与联动设备直接相连。其控制线根据设备的不同分有24根，其中有一根为公共线，其他13根可完成启动、停止、接收信号三种功能或其中一种功能。多线制联动控制设备由继电器、开关、指示灯等常规电器元件为主组成。设备简单、可靠，适用于1.5万平方米以下的建筑物。 总线制联动控制设备在大的系统中目前得到了普遍采用。在总线联动系统中各种模块起着重要的作用，通过模块将总线和联动设备连接在一起。总线制联动系统包括总线-多线联动系统、全总线联动系统、报警/联动合一系统。,你能回答吗？,问题与思考,消防控制设备应具有哪些功能？消防联动控制设计有什么要求？,火灾自动报警系统供电有哪些要求，其保护对象如何分级？,END 谢谢大家！,