供配電技術-高層民用建筑供電及安全技術.ppt

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第7章,高層民用建筑供電及安全技術,高層民用建筑供電系統(tǒng)的供電電源及變壓器的選擇,建筑電氣技術中的防雷、電涌及漏電保護等安全技術,火災自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)相關技術,高層供配電系統(tǒng)的配電方式,7.1 高層民用建筑的配電系統(tǒng),7.1.1 建筑物的分類,居住建筑,公共建筑,,,7.1.2 電力負荷,照明負荷,動力負荷,,,高層民用建筑的用電負荷分為三級：一類建筑的消防 用電設備為一級負荷；二類建筑的消防用電設備為二類 負荷；一、二類建筑中，非消防電梯為二類負荷，其余 為三類負荷。,搞好高層住宅的電氣設計，關鍵問題之一，就是如何確 定住宅小區(qū)的電力計算負荷。,需要系數Kd，是用電設備組在最大負荷 時需要的有功功率P30與其總的設備容量 Pe的比值。設N值為單臺變壓器所負擔的 住宅總戶數，則需要系數按下表取值：,需要系數法,功率因數一般按0.6～0.9選取。,高層建筑的動力設備之間容量差值較大、且動力設備總容量較小、因此采用二項式法確定計算負荷更為確切。負荷計算之前，需對建筑內動力負荷的運行工況進行分析、確定，以使計算結果更接近于實際。一般情況下，樓內電梯、空調機組、生活水泵等設備，除備用外，均應按運行計算。動力負荷計算越精確，供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性越強，用電設備的使用效果越好。,二項式法,你能回答嗎？,問題與思考,,高層民用建筑物是如何劃分一類和二類建筑的？,高層民用建筑的電力負荷共劃分為幾級？如何區(qū)分？,7.2 高層民用建筑的供電電源及變壓器選擇,7.2.1 高層民用建筑的供電電源,1.雙電源供電,兩路電源能夠保證各路電源的獨立性，當一路電源因故 障停電時，另一路電源還能保證建筑物的可靠供電。,1.雙回路供電,有些地區(qū)電力供應較緊張，僅能供給高層建筑一個電源 時，應注意在建筑群內應設立柴油發(fā)電機組，作為高層民 用建筑的備用電源。,雙回路供電方式可以是右圖所示的雙電源供電，也可以是單電源雙回路供電。在單電源雙回路供電時，當供電電源或母線發(fā)生故障時整個建筑的供電電源還會中斷。,7.2.2 變壓器的選擇,箱式變電所,高層建筑物的變電所通常設在主體建筑物的首 層，這類變電所內的主變，應選擇干式變壓器或 非燃液體變壓器，以減少火災的危險性。若確實 需要采用油浸式變壓器時，應選擇安全部位，采 取防火分隔和防止油流散的設施，并應設置火災 自動報警和滅火裝置。,目前城市高層建筑普遍采用箱式變電所，箱變是將高壓電器設備、變壓器、低壓電器設備等組合成緊湊型成套配電裝置，在配電系統(tǒng)中接受和分配電能。這種新型成套設備——箱變與常規(guī)土建式變電所相比，同容量的箱式變電站占地面積通常僅為常規(guī)變電站的1/10~1/5，大大減少了設計工用量及施工量，減少了建設費用。,7.2.3 高層民用建筑的配電系統(tǒng),,單干線,,,交叉式單干線,,雙干線,你能回答嗎？,問題與思考,,雙電源供電和雙回路供電有哪些區(qū)別？,高層建筑物的變電所一般設在哪些場所？,7.3 高層建筑的接地保護,工作接地、屏蔽接地、信號接地等屬于電氣功能性接 地。防雷接地、防靜電接地等屬于電氣保護性接地。,1. TN制式系統(tǒng),T表示電源中性點接地，N表示電源中性點引出的零線。 這種系統(tǒng)在建筑電氣中應用較多。,這種系統(tǒng)的N線和PE線是分開的，零線N斷開時不會影響PE線的保護作用，常用于安全可靠性要求較高的場所。對新建的高層建筑、住宅小區(qū)，推薦使用TN-S系統(tǒng)。,① TN－S系統(tǒng),C表示工作零線與保護零線合二為一。即系統(tǒng)中的中性線N與PE保護線合二為一。為了減少因PEN斷線后帶上近乎相電壓的對地電壓，常在PEN線上采取重復接地的措施，這種接地系統(tǒng)不能使用漏電保護器RCBO，否則合不上開關。,②TN－C系統(tǒng),C表示工作零線與保護零線合二為一，S表示工作零線與保護零線嚴格分開，此系統(tǒng)中，中性線N與PE保護線有一部分合二為一，另一部分分開，以G處為分界點，前部分適用于三相平衡負載，后部適用于三相不平衡負載。整個系統(tǒng)可以使用漏電保護器RCBO，但是PEN線與G點后的PE線不能穿過漏電保護器。,③TN-C-S系統(tǒng),這種系統(tǒng)兼有TN-C和TN-S兩種制式的特點，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差或對電磁干擾要求較嚴的場所。,2. TT制式系統(tǒng),TT制式系統(tǒng)適用于以低壓供電、遠離變電所的建筑物，對環(huán)境要求防火防爆的場所，以及對接地要求高的精密電子設備和數據處理設備等。如我國低壓公用電，推薦采用TT接地制式。 但是，TT接地系統(tǒng)為達到接地要求，耗費的鋼材多、難以回收，費工費時費料，難以推廣。,3. IT制式系統(tǒng),IT制式系統(tǒng)由于中性點不接地，設備漏電時單相對地漏電流小，不會破壞電源電壓的平衡，因此適用于供電距離較短，對供電可靠性要求較高的大醫(yī)院手術室、地下礦井等不停電場所。 當供電距離較長時，供電系統(tǒng)對地分布電容則不可忽視，輸電線路越長，分布電容越大，若對地電容電流一旦和電源發(fā)生聯(lián)系時，保護設備不一定動作，這非常危險！因此，這種系統(tǒng)只用在供電距離較短時才比較安全。,①系統(tǒng)接地后提供了采用自動切斷供電電源這一間接接觸防護措施的必要條件。 ②系統(tǒng)中應實施總電位聯(lián)結。在局部區(qū)域當自動切斷供電電源的條件得不到滿足時，應實施輔助等電位連接。 ③不得在保護回路中裝設保護電器或開關，但允許裝設只有用工具才能斷開的連接點。 ④嚴禁將可燃液體、可燃氣體管道用作保護導體。 ⑤電氣裝置的外露可導電部分不得用作保護導體的串聯(lián)過渡接點。 ⑥保護導體必須有足夠的截面。,你能回答嗎？,問題與思考,,什么叫等電位連接？其作用是什么？,保護接地有幾種類型？其作用是什么？,7.4 建筑電氣安全技術,概述：雷電的 形成,雷電是一種常見的大氣放電現象。夏天的午后或傍晚，地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空，形成大范圍積雨云，積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷，形成雷雨云，地面因受到近地面雷雨云的電荷感應，會帶上與云底相反符號的電荷。云層里的電荷越積越多，達到一定強度時，會把空氣擊穿，打開一條狹窄的通道強行放電。云層放電時，由于云中的電流很強，通道上的空氣瞬間燒得灼熱，溫度可達6000--20000℃，以致發(fā)出耀眼的強光，形成閃電。閃道上的高溫又使得空氣急劇膨脹，同時使空氣中的水滴也汽化膨脹，由此產生沖擊波，這種強烈的沖擊波活動就是雷聲。,概述：雷電的 危害,網上資料：日本一架客機起飛后不久,遭到閃電擊中,整個過程剛好被攝影機拍了下來。畫面中顯示：一陣閃電正好擊中客機機身,由於飛機上都裝備有避雷裝置,因此並沒有造成任何傷亡。,雷電的 危害實例1,雷電的 危害實例2,2001年5月8日，惠州市秋長鎮(zhèn)元翔化工廠遭雷擊引發(fā)爆炸，死6人，傷14人，廠房基本全毀。,雷電的 危害實例3,2005年5月4日，湖南、江西、浙江、福建等省的不少地方發(fā)生雷電冰雹暴雨天氣，出現一些護坡倒塌，房屋進水，電線、大樹被刮倒，人員被雷電擊死等險情。,雷電的 危害實例4,雷電引起的火災,雷電的 危害實例5,加油站遭受雷電后的情境,雷電的 危害實例6,江門市農藥廠4號甲唇罐遭雷擊后變形,雷電的 危害實例7,佛山市永新綜合加工廠遭雷擊并引起火災，燒毀機器設備及庫存的珍珠棉。由于損失慘重，迫使工廠倒閉。,雷電的 危害實例8,圖示兩例均為雷電波沿電力及通訊線路侵入，致使電路板的電路元器件燒壞的情境。,雷電的 危害實例9,配電柜遭受雷擊后被損壞的情境,雷電的 危害實例10,廣東惠陽市元祥制品廠遭雷擊現場圖,7.4.1 防雷保護技術,外部防護主要解決對建筑物外部空間如何截雷，把雷電流向大地中泄放的問題。由接閃器、引下線、接地體組成，可將絕大部分雷電能量直接導入地下泄放。 過渡防護由合理的屏蔽、接地、布線組成，可減少或阻塞通過各入侵通道引入的感應。采用有效屏蔽，重復接地等辦法，可避免架空導線直接進入建筑物樓內和機房設備，埋地纜進入時用金屬導管屏蔽，屏蔽管在進入建筑物或機房前應重復接地，最大限度衰減從各種導線上引入的雷電高電壓。 內部防護主要是對建筑物內易受過電壓破壞的電子設備或室外獨立電子設備加裝過壓保護裝置。當設備受過電壓侵襲時，防雷保護裝置能快速動作泄放能量，從而保護設備免受損壞。由均壓等電位連接、過電壓保護組成，可均衡系統(tǒng)電位，限制過電壓幅值。,防雷裝置的接閃器，其由針尖體、基球體、鄰球體和底桿體等部分組成，且有提前放電的性能，防直擊雷的性能較傳統(tǒng)避雷針優(yōu)，而且具有中國傳統(tǒng)建筑裝飾文化的特色；適合于一般建筑物頂上使用，尤其適合于小面積的高建筑物和構筑物上使用。,接閃器位于防雷裝置的頂部，其作用是利用其高出被保護物的突出地位把雷電引向自身，承接直擊雷放電。除避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶可作為接閃器外，建筑物的金屬屋面可用作第一類防雷建筑物以外建筑物的接閃器。接閃器所用材料應能滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定性 。,富蘭克林指出：避雷針的作用是在雷暴期間能把閃電引向自身，并沿著它流入大地，不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。 安裝避雷針的建筑物是否萬無一失不遭雷擊了？ 某些高層建筑雖然安裝了避雷針，但因接地線斷裂等原因而“有形無用”了； 30kA高強度雷電流放電時可對距離雷擊點1km范圍內網絡系統(tǒng)產生電磁感應作用，據統(tǒng)計，這種感應雷擊占計算機雷擊事故的70%以上?？梢?，要確保避雷裝置發(fā)揮效能，不但要經常保養(yǎng)，使避雷針處于良好狀態(tài)。還要正確設計、正確安裝，同時兼顧建筑物內部的過壓防護。,連接接閃器與接地裝置的金屬導體稱引下線，雷擊時引下線上有很大的雷電流流過，會對附近接地的設備、金屬管道、電源線等產生反擊或旁側閃擊。為了減少和避免這種反擊，現代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下線。因為柱鋼筋與木梁、樓板的鋼筋，都是連接在一起的和接地網絡形成一個整體的“法拉第”籠，均處于等電位狀態(tài)。雷電流會很快被分散掉，由此避免反擊和旁側閃擊現象的發(fā)生。 引下線通常采用圓鋼或扁鋼，尺寸不小于：圓鋼直徑為 8mm；扁鋼截面為 48mm2、厚度為 4mm。所有引下線要鍍鋅或涂漆，在腐蝕性較強場所，還應加大截面積或采取其他防腐措施。引下線的固定支撐點間隔不得大于1.5～2m，引下線的敷設應保持一定的松緊度，不能拉的太緊，以免熱脹冷縮而拉斷。,連接接閃器與接地裝置的金屬導體稱引下線，雷擊時引下線上有很大的雷電流流過，會對附近接地的設備、金屬管道、電源線等產生反擊或旁側閃擊。為了減少和避免這種反擊，現代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下線。因為柱鋼筋與木梁、樓板的鋼筋，都是連接在一起的和接地網絡形成一個整體的“法拉第”籠，均處于等電位狀態(tài)。雷電流會很快被分散掉，由此避免反擊和旁側閃擊現象的發(fā)生。 引下線通常采用圓鋼或扁鋼，尺寸不小于：圓鋼直徑為 8mm；扁鋼截面為 48mm2、厚度為 4mm。所有引下線要鍍鋅或涂漆，在腐蝕性較強場所，還應加大截面積或采取其他防腐措施。引下線的固定支撐點間隔不得大于1.5～2m，引下線的敷設應保持一定的松緊度，不能拉的太緊，以免熱脹冷縮而拉斷。,,一級防雷建筑有：國家級會堂、大型鐵路客運站、國際性航空港等；國家重點文物保護等特別重要用途的建筑物和高度超過100m的建筑物。,二級防雷建筑有：省級重點文物保護建筑物；19層以上住宅建筑和高度超過50m的民用建筑；省級及以上的大型計算中心和裝有重要電子設備的建筑物等。,三級防雷建筑有：年雷擊次數大于或等于0.05，確認需要防雷的建筑物；高度超過20m的建筑物；雷害事故較多地區(qū)的重要建筑。,防雷裝置應符合下列要求： ①屋面上任意一點距避雷帶或避雷網的最大距離如下： a.一級民用建筑5m； b.二級民用建筑10m； c.三級民用建筑10m。 ②當有三條及以上的平行避雷帶時，連接距離如下： a.對于一級民用建筑，每隔不大于24m處需相互連接； b.對于二級民用建筑，每隔不大于30m處需相互連接； c.對于三級民用建筑，每間隔不大于30m~40m處需相互連接。 ③沖擊接地電阻，防直擊雷的沖擊接地電阻如下： a.一級民用建筑Rch≤10Ω，雷電活動強烈地區(qū)，Rch≤5Ω； b.二級民用建筑Rch≤10Ω； c.三級民用建筑Rch≤30Ω。,電涌是微秒量級的異常大電流脈沖。它可使電子設備受到瞬態(tài)過電流破壞。雷電是導致電涌最明顯的原因，建筑物頂部的避雷針在直擊雷時可將大部分雷電流分流入地，避免建筑物的燃燒和爆炸，但不能保護計算機免受電涌的破壞。,1999年11月15日下午，對于北京五星級酒店式管理的高斕大廈寫字樓里的計算機是個不幸的日子。下午2：00~3：00之間，電涌浩劫了樓里的計算機。一樓郵局的計算機被反復啟動。高層中一家公司的計算機的主板被摧，該主板安裝于1998年7月22日，廠家提供三年的保修，電涌使得它的壽命縮短了一半。,圖示為遭受電涌破壞的計算機主板。 含有微處理器的電氣設備極易受到電涌的損壞，包括計算機和計算機的輔助設備、程序控制器、PLC、傳真機、電話、留言機等；程控交換機、廣播電視發(fā)送機、微波中繼設備；家電行業(yè)的產品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘干機和電冰箱等。美國有一項調查數據表明，在保修期內出現問題的電氣產品中，其中63％是由于電涌造成的。,由于計算機的設計和結構決定了它應在特定的電壓范圍內工作。當電涌超出計算機能承受的水平時，計算機將出現數據亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預料的數據錯誤，接收/輸送數據的失敗，丟失文檔，工作失常，經常需要維修，原因不明的故障和硬件問題等等。 美國廣泛地應用計算機比中國早約20年，通過慘痛的教訓后美國才重視了對計算機的電涌防護。美國的銀行、前500強公司、防衛(wèi)設施、金融保險系統(tǒng)、服務網絡、電訊網絡、石油化工廠等都裝有電涌防護器。 中國將是世界上最大的計算機消費市場。隨著計算機的普及，人們越來越認識到保護這種電子設備的重要性。1998年我國頒布并實施了計算機信息系統(tǒng)防雷保安器的行業(yè)標準。,在建筑物的不同防雷區(qū)界面和所需的特定位置上設置電涌保護器SPD，是建筑物防電涌綜合保護措施中至為關鍵的一項措施。SPD的主要作用是當電涌來臨動作后，鉗壓和泄流以及暫態(tài)均壓。 電涌保護器的工作決定于施加其兩端的電壓U和觸發(fā)電壓Ud值的大小，對不同產品，Ud值為標準給定值。如下圖所示。,電涌保護器防護的關鍵概念是給雷電感應電流提供一個通向大地的短捷有效的通路。這樣雷電涌流將從設備外分流。下圖所示為安裝電涌保護器處雷電流減少的情況。,當設備發(fā)生碰殼故障、電線絕緣破損、人體直接觸接相線電壓時；在游泳池、淋浴房、廚房、衛(wèi)生間等特別潮濕的地方，因人體表皮電阻降低，觸電死亡的危險大大增加時；當一些電子設備絕緣損壞，其外露金屬附件可能帶危險電壓時，只要安裝了漏電保護器，就能保證在人身觸電的瞬間迅速切斷電路，保證人身安全。 因此，漏電保護器在低壓供電系統(tǒng)的應用，可以大幅度地提高供電系統(tǒng)運行的安全性，對進一步保證人身和用電設備的安全具有極為重要的作用。選用時可查閱國家相關標準。,你能回答嗎？,問題與思考,,電涌帶來的損害主要針對哪些電氣設備？,民用建筑和工業(yè)建筑的防雷是如何分類的？,7.5 火災自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng),7.5.1 火災自動報警系統(tǒng)的組成及工作原理,1.火災自動報警系統(tǒng)的組成,自2005年10月1日起，國家實施的《高層民用建筑設計 防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版），新增了漏電火災 報警系統(tǒng)。,,火災探測器是整個系統(tǒng)自動檢測的觸發(fā)器件，能不間斷地監(jiān)視和探測被保護區(qū)域的火災初期信。并將現場火災信息轉換成電氣信號傳送給自動報警控制器。,火災報警器 以聲、光報警的形式向人們提示火災與事故的發(fā)生，并且能記憶和顯示火災與事故發(fā)生的時間和地點。,火災報警控制器將接收到的火災信號經過處理、運算和判斷后認定火災，向火災報警器輸出指令信號，并啟動消防聯(lián)動裝置和連鎖減災系統(tǒng)，用以驅動各種滅火設備和減災設備 。,7.5.2 火災自動報警系統(tǒng)的設備設置,各樓層的防煙樓梯間前室、消防電梯前室、消防電梯與防煙樓梯間合用的前室等，是發(fā)生火災時人員疏散和消防撲救的必經之地，因此均要作為設置手動火災報警按鈕的首選部位。 在大廳、過廳、餐廳、多功能廳等人員比較集中的公共活動場所及主要通道處，均應在主要出入口設置手動火災報警按鈕。保證“從一個防火分區(qū)內的任何位置到最鄰近的一個手動火災報警按鈕的距離不應大于30m”。當有人發(fā)現有火情時，可立即手動按下按鈕，向報警控制器送出報警信號。手動火災報警按鈕比探測器報警更緊急，一般不需要確認。因此，手動報警按鈕要求更可靠、更確切，處理火災要求更快。,大廳、餐廳、走道等公共場所人員相對集中，是主要的疏散通道，因此在這些公共場所應按“從一個防火分區(qū)內的任何部位到最鄰近的一個揚聲器的距離不大于25m”及“走道內最后一個揚聲器至走道末端的距離不應大于12.5m”設置火災應急廣播揚聲器。而且還要在公共衛(wèi)生間設置火災應急廣播揚聲器。 在防煙樓梯間的前室、消防電梯的前室、消防電梯與防煙樓梯間合用的前室等是發(fā)生火災時人員疏散和消防撲救的必經之地，而且有防火門分隔及人聲噪雜，所以也必須設置火災應急廣播揚聲器。,7.5.3 火災探測器,典型火災探測器的設置數量和布置 ①探測區(qū)域內的每個層間至少應設置一只火災探測器。 ②感煙探測器、感溫探測器的安裝，應根據GB50116-1998《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中的規(guī)定，再根據探測器的保護面積和保護半徑來確定。 ③一個探測區(qū)域內所需設置的探測器數量，不應小于該探測區(qū)域面積與探測器保護面積乘以修正系數K的比值。其中特級保護對象的修正系數K宜取0.7~0.8，一級保護對象的修正系數K宜取0.8~0.9，二級保護對象的修正系數K宜取0.9~1.0。 ④在有梁的頂棚上設置感煙探測器、感溫探測器，應按《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》，根據具體情況綜合確定。,7.5.4 火災自動報警系統(tǒng)的形式,區(qū)域報警系統(tǒng)示意圖,集中報警系統(tǒng)示意圖,控制中心報警系統(tǒng)示意圖,7.5.5 消防聯(lián)動控制系統(tǒng),消防聯(lián)動控制應包括的內容： 1）消防栓水泵的手動、自動控制。 2）噴淋水泵的手動、自動控制。 3）防煙卷簾和防火門的手動、自動控制。 4）防煙排煙風機與風閥門的手動、自動控制。 5）280℃、70℃防火閥、水流指示器，信號閘閥反饋信號。 6）強切非消防電源的控制。 7）升降機迫降控制。 8）手動遙控操作控制。,消防聯(lián)動設備的種類： ①自動滅火控制系統(tǒng)的控制裝置。 ②室內消火栓系統(tǒng)的控制裝置。 ③防煙、排煙系統(tǒng)及空調通風系統(tǒng)的控制裝置。 ④常開防火門、防火卷簾的控制裝置。 ⑤電梯回降控制裝置。 ⑥火災應急廣播。 ⑦火災報警裝置。 ⑧消防通訊設備。 ⑨火災應急照明與疏散指示標志。 ⑩火災著火區(qū)域非消防電源切除裝置。 上述十類設備因建筑物的不同，不一定全部配置。,消防聯(lián)動控制設備的制式： 消防聯(lián)動控制設備制式的選擇對系統(tǒng)的成本有很大影響。消防聯(lián)動控制系統(tǒng)制式的選擇要在布線數量、模塊價格及可靠性各方面認真平衡，其制式可分多線制和總線制。 ①多線制聯(lián)動控制設備是指多條控制線與聯(lián)動設備直接相連。其控制線根據設備的不同分有2~4根，其中有一根為公共線，其他1~3根可完成啟動、停止、接收信號三種功能或其中一種功能。多線制聯(lián)動控制設備由繼電器、開關、指示燈等常規(guī)電器元件為主組成。設備簡單、可靠，適用于1.5萬平方米以下的建筑物。 ②總線制聯(lián)動控制設備在大的系統(tǒng)中目前得到了普遍采用。在總線聯(lián)動系統(tǒng)中各種模塊起著重要的作用，通過模塊將總線和聯(lián)動設備連接在一起。總線制聯(lián)動系統(tǒng)包括總線-多線聯(lián)動系統(tǒng)、全總線聯(lián)動系統(tǒng)、報警/聯(lián)動合一系統(tǒng)。,你能回答嗎？,問題與思考,,消防控制設備應具有哪些功能？消防聯(lián)動控制設計有什么要求？,火災自動報警系統(tǒng)供電有哪些要求，其保護對象如何分級？,END 謝謝大家！,