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第24章 综合布线系统设计(6)

1.负荷等级的选定

综合布线系统的设备间和机房的电力负荷等级的选定,应根据智能化建筑的使用性质、重要程度、工作特点及要求通信安全的保证程度等因素来考虑。一般与智能化建筑中的程控用户电话交换机和计算机主机处于同一类型的电力负荷等级,这样便于采用统一的供电方案。

2.供电方式

目前,我国的供电方式与世界上很多国家相同,采用三相四线制。单相额定电压(即相电压)为220V,三相额定电压为380V,频率均为交流50Hz。因此,综合布线系统中所用设备的电源都应符合这一规定。

3.供配电方式

程控用户电话交换机和计算机主机等机房的供电方式应统一进行设计,以便节省设备和投资,有利于维护管理。在设计时要注意以下问题。

①当智能化建筑是一类供电单位,供电十分可靠、周围环境较好、没有电磁干扰时,可考虑采用直接供电方式,以减少设备数量,节省工程投资。由于目前我国某些电网运行不太稳定,而智能化建筑周围的客观环境千差万别,所以在其他情况下不宜采用直接供电方式。

②智能化建筑和智能化小区如具有两路及两路以上的交流电源时,宜选用能自动切换的电源设备。为了保证通信设备安全运行及计算机主机不中断工作,宜采用不间断电源系统(UPS),并配备多台设备并联运行。

③在综合布线系统中较为常用的是直接供电和UPS相结合的方式。即由市电直接供电给设备间和机房内的辅助设备,程控用户电话交换机和计算机主机及网络系统的互连设备均由UPS供电。这样做是为了防止设备间或机房内一些辅助设备产生电磁干扰,影响程控用户电话交换机和计算机主机及其网络系统的信息传输质量。这种供配电方式不仅可减少系统之间的互相干扰,也有利于维护检修。此外,还可减少UPS设备数量,使工程投资费用降低。

④设备间内装设程控用户电话交换机和计算机主机时,其电源设计的具体内容和设计要求应分别按照《工业企业程控用户交换机工程设计规定》或计算机主机电源要求的有关规定考虑。

⑤为了保证综合布线系统正常运行,设备间或干线交接间内应设有独立、稳定、可靠的交流50Hz、220V 电源,以便维护检修和日常管理,尽量不采用邻近的照明开关来控制上述技术房间的电源插座,以减少偶然断电等事故发生。

⑥为了避免电磁干扰和对外辐射,电力线进入机房以后,均应采用穿放在金属管内的屏蔽方式。从配电柜到各有关设备的电力电缆,为避免50Hz交流电源对综合布线系统的线缆产生电磁干扰,也应采用金属网结构的具有屏蔽性能的电力电缆。配电柜一般应设置在设备间或机房的出入口附近,以便于操作、控制和管理。配电柜的内部元件和具体安装由供电系统设计单位负责考虑。

4.9.2 电气防护设计

综合布线系统采用电气防护措施的目的主要是防止外来电磁干扰和向外产生的电磁辐射。前者直接影响综合布线系统的正常运行,后者则是综合布线系统传递信息时产生泄漏的原因。当前,一方面通信网络的传输速率迅速提高,高频传输容易产生向外的电磁辐射和受到外界电磁干扰;另一方面电磁干扰源日益增多,客观环境的传输条件迅速恶化(如移动通信系统的增加);同时,网络的安全可靠性要求提高,不采取屏蔽措施,可能使信息失密,不能保证网络安全运行,也可能因向外产生电磁辐射,影响其他系统的正常工作;接地和防雷系统影响综合布线系统的正常运行。因此,在综合布线系统工程设计中必须根据智能化建筑和智能化小区所处环境和建设单位的要求,对综合布线系统采取必要的电气防护措施。

1.电磁干扰源

对综合布线系统可能产生影响的干扰源主要有以下类型:

①雷达、无线电发射设备和移动通信系统的基站等设施;

②高压电力线或电气化铁路等区段;

③智能化建筑和智能化小区位于雷击次数较多的地区;

④建筑内部的配电网络和配电设备在工作中产生的高频干扰;

⑤功率较大的电动机电火花产生的谐波干扰;

⑥荧光灯管的电子启动器和开关电源等工作时产生的电磁干扰;

⑦公用通信网的铃流电流、电力开关的脉冲和信息处理设备产生的周期性脉冲,都会产生电磁干扰;

⑧办公设备(如复印机、打印机、电脑、碎纸机等)的影响。

干扰源对综合布线系统的影响大小与干扰源的频率、功率及距离有关。如对于计算机局域网信号来说,根据实践经验,当干扰信号为600MHz以下时,对计算机网络信号影响较大,属于同频干扰的范畴,其场强为1V/m;600MHz以上则属于杂音干扰,相对而言,影响要小一些,其场强为5V/m。

2.电气防护设计

电气防护设计包括布线路由设计、布线系统与线缆的选用和接地系统设计等3部分。

1)布线路由设计时的考虑

在设计布线路由时要考虑布线路由与电力管线及其他管线相距的距离,避免受到干扰。

综合布线电缆与电力电缆最小距离要,综合布线电缆与其他管线最小距离要求。

2)布线系统与线缆的选用在防护设计中布线系统与线缆的选用是关键。首先需要了解工程现场实际情况,调查周围环境条件,必要时需进行如干扰场强等测试,以取得翔实可靠的数据。然后根据工程实际情况和防护标准要求,结合目前用户信息需要和今后发展等因素,选用非屏蔽系统或屏蔽系统,选用屏蔽系统时不仅是线缆选用屏蔽线缆,配套的接插件等设备必须选用屏蔽插件。当综合布线系统周围的环境干扰场强很强,采用屏蔽系统也无法满足规定要求时,应采用光缆系统。

3)接地系统设计

接地系统用于保障通信设备的正常运行,它的作用包括提供电源回路、保护人体免受电击和屏蔽设备内部电路免受外界电磁干扰或防止干扰其他设备。设备接地的方式通常是埋设金属接地桩、金属网等导体,导体再通过电缆线与设备内的地线排或机壳相连。当多个设备连接于同一接地导体时,通常需安装接地排,接地排的位置应尽可能靠近接地桩,不同设备的地线分开接在地线排上,以减小相互影响。

(1)屏蔽保护接地

当智能建筑和智能小区内部或周围环境对综合布线系统产生电磁干扰时,除必须采用具有屏蔽性能的线缆和设备外,还应有良好的屏蔽保护接地系统,以抑制外界的电磁干扰,保证通信传输质量。在屏蔽保护接地系统设计中应注意以下几点:

①具有屏蔽性能的建筑群主干布线子系统的主干电缆(包括公用通信网等各种引入电缆)在进入房屋建筑后,应在电缆屏蔽层上(即接地点)焊好直径为5mm的多股铜芯线,连接到临近入口处的接地线装置上,要求焊接牢靠稳固。接地线装置的位置距离电缆入口处不应大于15m(入口处是指电缆从管道的引出处),同时应尽量使电缆屏蔽层接地点接近入口处为好。

②综合布线系统所有线缆均采用具有屏蔽性能的结构,且利用其屏蔽层组成整体系统性接地网时,在设计中要明确规定,施工中对各段线缆的屏蔽层都必须保持360°良好的连续性相互连接,并应注意导线相对位置不变。此外,应根据线路情况,在一定段落设有良好的接地措施,并要求屏蔽层接地线(即电缆接地线的接地点)应尽量邻近接地线装置,一般不应超过6m。

③综合布线系统为屏蔽系统时,其配线设备端也应接地,用户终端设备处的接地视具体情况来定。两端的接地应尽量连接在同一接地体(即单点接地)。若接地系统中存在两个不同的接地体时,其接地电位差不应大于1V(有效值)。这是采用屏蔽系统的整体综合性要求,每一个环节都有其重要的特定作用,不容忽视。

每个楼层配线架应单独设置接地导线至接地体装置,成为并联连接,不得采用串联连接。

通信引出端的接地可利用电缆屏蔽层连接到楼层配线架上。工作站的外壳接地应单独布线连接到接地体装置。在一个办公室内可以将邻近的几个工作站组合在一起,采用同一根接地导线。为了保证接地系统正常工作,接地导线应选用截面积不小于2.5mm2 的铜芯绝缘导线。

④由于采用屏蔽系统的投资多,施工难度大,为了节约投资而采用非屏蔽系统,或虽采用了屏蔽系统,但因屏蔽层的连续性和接地系统得不到保证时,应采取以下措施。

在非屏蔽线缆的主干路由附近敷设直径为4mm的铜线作为接地干线,其作用与电缆屏蔽层完全相同。并要求像电缆屏蔽层一样采取接地措施。

在需要屏蔽线缆的场合,如采用非屏蔽线缆穿放在钢管或金属槽道(或桥架)内敷设时,要求各段钢管或金属槽道应保持连续的电气连接,并在其两端有良好的接地。

⑤综合布线系统中的干线交接间应有电气保护和接地。其要求是:

干线交接间中的主干电缆如为屏蔽结构,除应按要求将电缆屏蔽层连接外,还应作好接地。接地线应采用直径为4mm的铜线;一端在主干电缆屏蔽层焊接,另一端则连接到楼层的接地端。这些接地端包括建筑的钢结构、金属管道或专供该楼层用的接地体装置等。

干线交接间中主干电缆的位置应尽量选择邻近垂直的接地导体(如高层建筑中的钢结构),并尽可能位于建筑物内部的中心部位。如果房屋的顶层是平顶,其中心部位的附近遭受雷击的概率最小,因此,该部位雷电的电流最小。且由于主干电缆与垂直接地导体之间的互感作用,可最大限度地减少通信电缆上产生的电动势。在设计中应避免把主干线路设在邻近建筑的外墙处,尤其是墙角,因为这些地方遭受雷击的概率最大,对通信线路是极不安全的。

(2)安全保护接地和防雷保护接地

①当通信线路处在下述的任何一种情况时,就认为该线路处于危险环境内,根据规定应对其采取过压、过流保护措施。

雷击引起的危险影响;

工作电压超过250V 的电源线路碰地;

地电位上升到250V 以上引起的电源故障;

交流50Hz感应电压超过250V。

②当通信线路能满足和具有下述任何一个条件时,可认为通信线路基本不会遭受雷击,其危险性可以忽略不计。

该地区每年发生的雷暴日不大于5天,其土壤电阻率ρ 小于或等于100Ω·m。

建筑物之间的通信线路采用直埋电缆,其长度小于42m,电缆的屏蔽层连续不断,电缆两端均采取了接地措施。

通信电缆全程完全处于已有良好接地的高层建筑,或其他高耸构筑物所提供的类似保护伞的范围内,且电缆有良好的接地系统。

③综合布线系统中采取过压保护措施的元器件。目前有气体放电管保护器或固态保护器两种。由于气体放电管保护器价格便宜,在工程是较多采用。

④综合布线系统的线缆会遇到各种电压,有时过压保护器因故而动作。例如220V 电力线可能不足以使过压保护器放电,却有可能产生大电流进入设备,因此必须同时采用过电流保护。为了便于维护检修,建议采用能自复的过流保护器。此外,还可选用熔断丝保护器,其便于维护管理和日常使用,价格也较适宜。

⑤当智能化建筑避雷接地采用外引式泄流引下线入地时,通信系统接地应与建筑避雷接地分开设置,并保持规定的间距。这时综合布线系统应采取单独设置接地体的方法,其接地电阻值不应大于4Ω。如建筑避雷接地利用建筑物结构的钢筋作为泄流引下线,且与其基础和建筑物四周的接地体连成整个避雷接地装置时,由于综合布线系统的通信接地无法与它分开,或因场地受到限制不能保持规定的安全间距,因此,应采取互相连接在一起的方法。

如在同一楼层有避雷带及均压网(高于30m的高层建筑每层都设置)时。应将它们互相连通,使整幢建筑物的接地系统组成一个笼式的均压整体,这就是联合接地方式。其主要优点如下。

当建筑物遭受雷击时,楼内各点电位的分布比较均匀,工作人员和所有设备的安全将得到较好的保障。

较容易采取比较小的接地电阻值。

节省金属材料,占地少,不会发生矛盾。

⑥当采用联合接地方式时,为了减少危险,要求总接线排的接地电阻不应大于1Ω,以限制接地装置上的高电位值出现。如果智能化建筑中有些设备对此有更高的要求,或建筑物附近有强大的电磁场干扰,要求接地电阻更小时,应根据实际需要采用其中最小规定值作为设计依据。

⑦智能化建筑内综合布线系统的有源设备的正极和外壳、主干电缆的屏蔽层及其连通线均应接地,并应采用联合接地方式。

4.9.3 防火安全保护设计

防火安全保护是指在发生火灾时,系统能够有一定程度的屏障作用,防止火与烟的扩散。防火安全保护设计包括线缆穿越楼板及墙体的防火措施、选用阻燃防毒线缆材料两个方面。

①在智能化建筑中,线缆穿越墙体及电缆竖井内楼板时,综合布线系统所有的电缆或光缆都要采用阻燃护套。如果这些线缆是穿放在不可燃的管道内,或在每个楼层均采取了切实有效的防火措施(如用防火堵料或防火板材堵封严密)时,可以不设阻燃护套。

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