摘要:文章通過(guò)智能建筑弱電系統(tǒng)對(duì)電源質(zhì)量的要求,分析得出了影響電源質(zhì)量的主要因素,提出一些消除電源污染的措施,以保證弱電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的正常運(yùn)行。
隨著現(xiàn)代弱電高新技術(shù)的迅速發(fā)展,智能建筑中弱電技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,而弱電技術(shù)的應(yīng)用程度決定了智能建筑的智能化程度,因而,從某種意義上講智能建筑技術(shù)就是智能建筑弱電技術(shù)。在弱電技術(shù)中的計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和自控系統(tǒng)中存在著大量電子設(shè)備,由于這些設(shè)備靈敏度高、耐壓值低,所以很容易受到侵害。另外,智能建筑為了滿足自身功能的需要,還配置了大量的機(jī)電設(shè)備,所有這些設(shè)備作為電力系統(tǒng)的負(fù)載,需要電力系統(tǒng)提供合格的電能質(zhì)量以保證其良好的工作狀態(tài),同時(shí)又對(duì)電力系統(tǒng)形成干擾,影響了電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。電源質(zhì)量下降將直接影響到智能建筑設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性,將嚴(yán)重導(dǎo)致部分設(shè)備,尤其是弱電系統(tǒng)中電子設(shè)備的工作失常,并直接影響到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此,供電電源質(zhì)量是智能化設(shè)備穩(wěn)定工作的重要保證,如何提高電源質(zhì)量、消除隱患,應(yīng)得到電力、電氣設(shè)計(jì)、物業(yè)管理等專業(yè)的普遍關(guān)注。 對(duì)于質(zhì)量合格的電源,IEEE的技術(shù)將其定義為:給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)均適應(yīng)該設(shè)備正常工作,電源在保證額定頻率的正弦波下,應(yīng)對(duì)所有的瞬變現(xiàn)象予以限制。為此,《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)智能等級(jí)制訂了電源質(zhì)量規(guī)定,如下表所示。 所謂的瞬變現(xiàn)象通常是指:電壓偏移及波動(dòng)、頻率波動(dòng)、諧波及電壓波形畸變、三相不平衡、電磁干擾等,這些現(xiàn)象都會(huì)影響電源的品質(zhì),從而降低電源質(zhì)量,直接影響到弱電系統(tǒng)的運(yùn)行。 電壓的偏移及波動(dòng):在實(shí)際運(yùn)行中,由于電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化及用戶站距離上級(jí)電業(yè)站的路程不一,往往到用戶端的電壓產(chǎn)生偏移;而當(dāng)負(fù)荷變化特別是大容量設(shè)備的啟動(dòng)常引起電壓的波動(dòng),當(dāng)偏移波動(dòng)超過(guò)允許值,對(duì)智能型電子設(shè)備的影響很大,往往不能正常工作,如,運(yùn)算出現(xiàn)錯(cuò)誤、甚至損壞。 電源頻率波動(dòng):頻率的波動(dòng)直接影響到各種電氣設(shè)備的阻抗值及各種交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性,如,會(huì)使計(jì)算機(jī)信息儲(chǔ)存的頻率發(fā)生變化而產(chǎn)生錯(cuò)誤甚至導(dǎo)致信息丟失。 諧波及電壓波形的畸變:電源中的高次諧波因智能建筑中的電氣設(shè)備的感抗、容抗都與頻率成正比,從而發(fā)熱使得壽命縮短并干擾電子設(shè)備工作,大量的諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)阻抗,易導(dǎo)致電壓質(zhì)量惡化。由于非線性負(fù)荷而引起的電源電壓波形畸變,會(huì)使計(jì)算機(jī)的相位控制產(chǎn)生不利的影響,還會(huì)使計(jì)算機(jī)的直流回路中的濾波電容上的電流明顯增大,因電容器發(fā)熱而影響計(jì)算機(jī)的正常工作。上海電信樞紐大樓由于使用了100多臺(tái)晶閘管軟啟動(dòng)器,其輸入電路含有很高的諧波分量,僅5次、7次諧波就分別達(dá)20%、7%,從而對(duì)電話通信產(chǎn)生了強(qiáng)大的干擾,且晶閘管的快速換相使電壓波形畸變遠(yuǎn)超過(guò)了要求。 三相不平衡:由于單向負(fù)荷的運(yùn)行不可能做到完全三相平衡,因而,三個(gè)相電壓不可能完全平衡。三相不平衡究竟要到什么程度才會(huì)影響到計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,目前尚無(wú)資料,現(xiàn)僅參考廠商關(guān)于三相平衡的具體要求,一般計(jì)算機(jī)允許相電壓不平衡度≤3%。 瞬變浪涌、瞬變下跌、瞬變脈沖:瞬變浪涌及瞬變下跌往往是由于電網(wǎng)故障(如短路)和大負(fù)荷變化以及設(shè)備調(diào)整裝置在調(diào)整過(guò)程中各種因素的綜合作用引起的。瞬間內(nèi)電壓幅值快速增加或減小會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成干擾,導(dǎo)致運(yùn)算錯(cuò)誤或者破壞存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和程序。而引起瞬變脈沖的原因有很多,主要的是內(nèi)部過(guò)電壓和雷電。內(nèi)部過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)部中重負(fù)荷、感性負(fù)荷、補(bǔ)償電容的投入和切除開(kāi)關(guān)的操作等引起電磁能量的轉(zhuǎn)化和傳遞而出現(xiàn)的。當(dāng)雷擊輸電線或雷閃電發(fā)生在線路附近時(shí),通過(guò)直接或間接耦合方式,雷閃放電形成暫態(tài)過(guò)電壓將以流動(dòng)波形式沿線路傳播危及設(shè)備的安全。 受到污染后的電源是極為有害的,如何提高電源質(zhì)量、消除隱患,以滿足人們對(duì)電源質(zhì)量愈加嚴(yán)格的要求呢?這是供電部門(mén)及用戶共同努力才能辦到的。由于市電力網(wǎng)的電源質(zhì)量即使不能滿足要求,對(duì)于行業(yè)的壟斷設(shè)計(jì)人員也無(wú)能為力,只能有針對(duì)性在建筑物本身查找原因并盡量消除或降低污染電源的主要因素。 電源質(zhì)量的監(jiān)視:建筑物內(nèi)電源質(zhì)量的監(jiān)視是改善電網(wǎng)供電質(zhì)量的基礎(chǔ)工作。通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析,我們可以掌握電源被污染的程度和找到主要產(chǎn)生污染源的設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,70%的電能質(zhì)量故障是與接線和接地的問(wèn)題有關(guān)。通常,電能質(zhì)量在供電入口處質(zhì)量最高,當(dāng)沿著配電系統(tǒng)順流檢測(cè)時(shí),電能質(zhì)量逐漸惡化。 電源機(jī)房的接地:應(yīng)該采用總等電位聯(lián)結(jié),作好屏蔽接地,當(dāng)采用聯(lián)合接地極時(shí),接地電位不應(yīng)大于1Ω;智能化系統(tǒng)設(shè)備的供電系統(tǒng)應(yīng)采用過(guò)電壓保護(hù)措施,這里所述的過(guò)電壓保護(hù)包含電壓浪涌保護(hù)。智能化系統(tǒng)設(shè)備和電氣設(shè)備的選擇及線路敷設(shè)時(shí)應(yīng)考慮到電磁兼容問(wèn)題,其中,設(shè)備的設(shè)置位置與主干線的走向要盡可能遠(yuǎn)離電磁敏感區(qū)域。 選擇合適的供配電系統(tǒng)可以消除持續(xù)時(shí)間很短的高頻信號(hào),濾除高頻噪聲、穩(wěn)定電壓,與城市電網(wǎng)隔離,消除電壓和頻率的偏差以及吸收浪涌等干擾,從而獲得理想電源。具體措施有以下幾種。 (1)直接供電(AC 380V、50Hz)。將低壓市電直接接到配電柜,然后再分送給計(jì)算機(jī)設(shè)備,而該系統(tǒng)僅適用于電網(wǎng)質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)能滿足計(jì)算機(jī)的要求且附近沒(méi)有較大負(fù)荷的啟動(dòng)和制動(dòng),以及電磁干擾很小的地方使用; 只有注重智能建筑電源質(zhì)量,提高其安全性和可靠性,才能保證弱電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行可靠和安全,設(shè)計(jì)者無(wú)論是在設(shè)計(jì)中還是在研究領(lǐng)域中都要倍加關(guān)注。 |
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