安防系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)-安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.1安防供電系統(tǒng)構(gòu)成

參照GB/T15408-2011《安全防范系統(tǒng)供電技術(shù)要求》中的定義，安防供電系統(tǒng)由主電源、備用電源、配電箱/柜、配電線纜、電源變換器、監(jiān)測(cè)控制裝置和負(fù)載等組成。安防供電系統(tǒng)框圖如圖8-1-1所示，圖中實(shí)線箭頭表示電能的傳輸與方向，虛線表示監(jiān)測(cè)與控制信號(hào)，配電箱中可選擇配備電源變換器。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.1安防供電系統(tǒng)構(gòu)成

主電源是指正常情況下提供安防系統(tǒng)及設(shè)備全功能工作的電能來(lái)源，通常情況下主電源來(lái)自安防系統(tǒng)外部，最常見(jiàn)的主電源取自電力系統(tǒng)的電力網(wǎng)（即通常所稱(chēng)的市電、市網(wǎng)），也可來(lái)自企業(yè)或用戶(hù)的自備發(fā)電設(shè)備（如柴油發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置等）。自備發(fā)電設(shè)備若專(zhuān)用于安防系統(tǒng)及設(shè)備的供電，則可認(rèn)為該自備發(fā)電設(shè)備屬于安防系統(tǒng)中的部分，系統(tǒng)內(nèi)部主電源的另一種常見(jiàn)形式是在微功率或者移動(dòng)設(shè)備中使用的電池及光伏發(fā)電裝置。

備用電源是指當(dāng)主電源出現(xiàn)性能下降、斷電時(shí)，用于維持安防系統(tǒng)及設(shè)備必要功能所需的電源，備用電源應(yīng)當(dāng)是安防系統(tǒng)自備專(zhuān)用的，僅在規(guī)定時(shí)間內(nèi)維持主電源失效后應(yīng)急負(fù)載的正常工作，持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短須滿足相關(guān)規(guī)范以及用戶(hù)的要求。常見(jiàn)的備用電源種類(lèi)有UPS、蓄電池（可充電電池）和自備發(fā)電機(jī)組等。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.1安防供電系統(tǒng)構(gòu)成

配電箱/柜是按配電要求將來(lái)自主電源方的電能轉(zhuǎn)換、分配給下一級(jí)負(fù)載的裝置，同時(shí)具有電能控制、保護(hù)等功能，常用于日常供電的管理、維護(hù)和維修。配電箱/柜通常由開(kāi)關(guān)設(shè)備、測(cè)量?jī)x表、保護(hù)電器、電源變換器、輔助設(shè)備和箱（柜/屏）體組成，安防系統(tǒng)中使用的配電箱屬于低壓配電設(shè)備，是整個(gè)配電系統(tǒng)的樞紐關(guān)鍵部位。

配電線纜將電能從配電箱/柜輸送至各個(gè)負(fù)載，按照配電要求及條件的不同選擇不同的線纜型號(hào)及線徑，安防系統(tǒng)中通常采用帶護(hù)套的多芯電纜作為配電線纜。電源變換器用于將電源的供電電壓變換為負(fù)載（安防設(shè)備）所需的電壓種類(lèi)和等級(jí)。監(jiān)測(cè)控制裝置可時(shí)刻監(jiān)測(cè)供（配）電系統(tǒng)中設(shè)備、電路的狀態(tài)，并可根據(jù)這些狀態(tài)的變化控制相應(yīng)設(shè)備的通斷及運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化、最優(yōu)化管理。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.2低壓配電系統(tǒng)接地方式

根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)規(guī)定的各種保護(hù)方式,低壓配電系統(tǒng)按接地方式的不同分為三類(lèi),TN、TT、IT系統(tǒng)。

第一個(gè)字母（T或I）表示電源中性點(diǎn)的對(duì)地關(guān)系，第二個(gè)字母（N或T）表示裝置的外露導(dǎo)電部分的對(duì)地關(guān)系；橫線后面的字母（S、C或CS）表示保護(hù)線與中性線的結(jié)合情況。

T-through（通過(guò)）表示電力網(wǎng)的中性點(diǎn)（發(fā)電機(jī)、變壓器的星形聯(lián)結(jié)的中間結(jié)點(diǎn)）是直接接地系統(tǒng)；I-isolation（隔離）表示沒(méi)有連接地線（隔離），或者是通過(guò)高阻抗連接；

N-neutral（中性點(diǎn)）表示電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外露部分與電力網(wǎng)的中性點(diǎn)采取直接的電氣連接，即“保護(hù)接零”系統(tǒng)。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.2低壓配電系統(tǒng)接地方式

1.TN-S系統(tǒng)

即五線制系統(tǒng)，三根相線分別是L1、L2、L3，一根零線N，一根保護(hù)線PE。僅電力系統(tǒng)中性點(diǎn)一點(diǎn)接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接接到PE線上，如圖8-1-2（d）所示。

TN-S系統(tǒng)中的PE線上在正常運(yùn)行時(shí)無(wú)電流，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分無(wú)對(duì)地電壓，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電或接地故障時(shí)，PE線中有電流通過(guò)，使保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，切斷故障，從而保證操作人員的人身安全。一般規(guī)定PE線不允許斷線和接入開(kāi)關(guān)，且導(dǎo)線截面積通常比N線要求大。N線在接有單相負(fù)載時(shí)，可能有不平衡電流。

TN-S系統(tǒng)是低壓系統(tǒng)普遍采用的接地方式，也是安防供電系統(tǒng)的推薦接地方式。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.2低壓配電系統(tǒng)接地方式

2.TN-C系統(tǒng)

C-common（公共，指PE與N合一）即四線制系統(tǒng)，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接到PEN線上，如圖8-1-2（c）所示。在TN-C系統(tǒng)接線中當(dāng)存在三相負(fù)荷不平衡或有單相負(fù)荷時(shí)，PEN線上呈現(xiàn)不平衡電流，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分有對(duì)地電壓的存在。由于N線不得斷線，故在進(jìn)入建筑物前N或PE應(yīng)加做重復(fù)接地，TN-C系統(tǒng)適用于三相負(fù)荷基本平衡的情況，同時(shí)也適用于有單相220V的便攜式、移動(dòng)式的用電設(shè)備。

3.TN-C-S系統(tǒng)

即四線半系統(tǒng)，在TN-C系統(tǒng)的末端將PEN分開(kāi)為PE線和N線，分開(kāi)后不允許再合并,如圖8-1-2（e）所示。在該系統(tǒng)的前半部分具有TN-C系統(tǒng)的特點(diǎn)，在系統(tǒng)的后半部分卻具有TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，適用于普通的工業(yè)企業(yè)和一般民用建筑當(dāng)負(fù)荷端裝有漏電開(kāi)關(guān)，干線末端裝有接零保護(hù)時(shí)，也可用于居民住宅。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.2低壓配電系統(tǒng)接地方式

4.TT系統(tǒng)

第一個(gè)“T”表示電力網(wǎng)的中性點(diǎn)（發(fā)電機(jī)、變壓器的星形聯(lián)結(jié)的中間結(jié)點(diǎn)）是直接接地系統(tǒng)；第二個(gè)“T”表示電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外露可導(dǎo)電部分對(duì)地作直接的電氣連接。TT系統(tǒng)電源方仍為4根線，但每個(gè)設(shè)備外殼均有各自的PE線接地,如圖8-1-2（b）所示。在TT系統(tǒng)中當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或漏電）時(shí)，接地保護(hù)裝置可以減少觸電危險(xiǎn)，但低壓斷路器不一定跳閘，設(shè)備的外殼對(duì)地電壓可能超過(guò)安全電壓，當(dāng)漏電電流較小時(shí)，需加漏電保護(hù)器。

接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足單相接地故障時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)切斷供電線路的要求，或使接地電壓限制在50V以下，TT系統(tǒng)適用于供給小負(fù)荷的接地系統(tǒng)。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.2低壓配電系統(tǒng)接地方式

5.IT系統(tǒng)

即電力系統(tǒng)不接地或經(jīng)過(guò)高阻抗接地，屬于三線制系統(tǒng)，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分采用各自的PE線接地，如圖8-1-2（a）所示。在IT系統(tǒng)中當(dāng)任何一相發(fā)生故障接地時(shí)，因?yàn)榇蟮乜勺鳛橄嗑€繼續(xù)工作，系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。所以在線路中需加單相接地檢測(cè)、監(jiān)視裝置，以便故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。顯然，IT系統(tǒng)不適用于擁有大量單相負(fù)載的智能化系統(tǒng)。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.3電源變換器

安防系統(tǒng)設(shè)備的電源制式不盡相同，入侵報(bào)警設(shè)備如有線和無(wú)線報(bào)警主機(jī)、紅外對(duì)射探測(cè)器等，其電源一般有DC9V、DC12V、DC18V、AC24V和AC220ⅴ等；視頻監(jiān)控設(shè)備如槍式攝像機(jī)、半球、高速球、云臺(tái)、解碼器、DVR、矩陣、控制鍵盤(pán)和畫(huà)面分割器等，其電源一般有DC12V、AC24V和AC220ⅴ等；出入口控制系統(tǒng)設(shè)備如可視對(duì)講、門(mén)禁控制器、讀卡機(jī)和考勤機(jī)等，其電源一般有DC9V、DC12V、DCl8V、DC24V和AC220V等；傳輸設(shè)備如光端機(jī)等，其電源一般有5VDC、AC220V等。安防系統(tǒng)的主電源通常為市電單相交流220V，只符合部分設(shè)備的電源電壓規(guī)格，其他設(shè)備的供電電壓必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換得到，通常采用各種類(lèi)型的電源變換器實(shí)現(xiàn)這一功能。

電源變換器可分為兩種類(lèi)型：變壓器型和開(kāi)關(guān)型電源。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.3電源變換器

變壓器型電源變換器將220V/50HZ的工頻電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)線性變壓器降壓以后，輸出低壓交流，或者再經(jīng)過(guò)整流、濾波和線性穩(wěn)壓，最后輸出一個(gè)紋波電壓和穩(wěn)定性均符合要求的直流電壓，變壓器型電源變換器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定度較高，輸出紋波電壓較小，瞬間響應(yīng)速度較快，線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)高頻開(kāi)關(guān)噪聲，但存在體積大、重量重、功耗大、轉(zhuǎn)換效率低、輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍小、輸出調(diào)節(jié)范圍小等缺點(diǎn)。

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓頻率、幅值的開(kāi)關(guān)電源迅速發(fā)展起來(lái)，得到了非常廣泛的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源具有內(nèi)部功率損耗小，轉(zhuǎn)換效率高，體積小，重量輕，穩(wěn)壓范圍寬，線性調(diào)整率高，濾波效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在輸出帶有開(kāi)關(guān)噪聲和干擾、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高等不足。開(kāi)關(guān)電源的類(lèi)別非常多，按照輸入輸出電壓制式的不同，可分為AC/DC、AC/AC、DC/DC和DC/AC這4種。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.3電源變換器

1.AC/DC電源

這是安防系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的一種開(kāi)關(guān)電源，輸入為市電交流220V，經(jīng)過(guò)高壓整流濾波得到一個(gè)直流高壓，再經(jīng)DC/DC變換器在輸出端獲得一個(gè)或幾個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，功率可從幾瓦到幾千瓦。此類(lèi)產(chǎn)品的規(guī)格型號(hào)繁多常見(jiàn)的輸出電壓規(guī)格有5V、6V、7.5V、9V、12V、15V、18V、24V和48V等，輸出電流規(guī)格有500mA、1A、1.5A、3A、5A、10A、15A、20A、25A、30A、40A、50A、60A、80A和100A等。8.1安防供電系統(tǒng)基本概念

8.1.3電源變換器

2.DC/DC電源

其輸入電壓通常來(lái)自其他的AC/DC電源或者是直