淺談電氣自動化在智能建筑中的應用

李萌 樊有智 陳明

摘 要：隨著電氣自動化發展、它可提高運行的經濟性、提高勞動生產率、改善勞動條件等作用，把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能增強人類認識世界和改造世界的能力。所以，電氣自動化在智能建筑中的應用，這將是建筑行業的發展的新方向。

關鍵詞：電氣自動化；智能建筑；應用

一、電氣自動化的概念和優點

電氣自動化是研究與電氣工程相關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、實驗分析、研制開發以及電子與計算機等領域的一門科學。在我國解放后便開始對電氣自動化進行深入研究，并且開始設立本科專業。進入新世紀隨著電力電子技術、微電子技術的迅猛發展。使其發展日趨多元化。尤其是結合了目前嵌入式、網絡、通信等技術后，電氣自動化已出現在我們身邊的各個領域。

電氣自動化的優點包括：1、優化供配電設計，促進電能合理利用。應能保證電氣設備對于控制方式的要求，保證電氣設備能發揮最大的作用，保證運行的穩定性和可靠性；2、提高設備運行效率，減少電能的直接或間接損耗。要滿足建筑對運行要求的制定和維護其安全運行的前提下，盡力減少成本，最大程度的降低和減少各種消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高電力設備的是利用率，減少電能的直接或間接損耗；3、合理調整負荷，提高設備利用率。在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數，在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施，提高負荷率和設備利用率節約電能。

二、電氣接地

在電氣自動化應用中，電氣接地占有極為重要的地位，接地系統關系整個供配電系統的穩定性與可靠性，是保障系統安全的基礎。隨著智能化建筑的發展，電氣自動化給建筑接地系統帶來了新的改變。目前主要有TN—S、TN—C和TN—c—S三種電氣接地系統。

TN—s電氣接地系統是三相五線制，分別是三根火線和一根中性線、一根接地保護線。該系統具有以下特點：中性線與保護接地線共同在所屬變壓器中性點實現接地，除此之外二者沒有電氣連接；中性線帶電，保護接地線不帶電；中性線與保護接地線均重復接地；TN—S電氣接地系統具備安全的基準電位，安全可靠。

TN—C電氣接地系統是三相四線制，分別是三根火線和一根保護中性線，其中性線與保護接地線合一，多用于較早的低壓配電系統。由于該系統是三相四線制，中性線只有在三相負載平衡時才不帶電，而智能化建筑中單項負荷較大，其三相負荷一般是不均衡的，中性線中通常有隨機電流。除此之外智能化樓字中熒光燈使用量大，由此產生的三次諧波加大了中性線的電流量，中性線如果連接設備外殼可能導致電擊事故或是火災事故。因此，使用TN—c電氣接地系統時必須對電子設備安設直流、交流工作、安全保護和防雷保護接地。與此同時，考慮到智能化建筑中的大量的精密電子儀器設備容易受到電磁波干擾，程控交換機房、消防報警監控室、計算機房等均有防靜電要求，因而在設計智能化建筑以及施工、安裝過程中需要考慮屏蔽、防靜電接地的要求。

TN—C—S電氣接地系統由TN—C系統和TN—S系統兩部分組成，其中TN—C系統用于進戶之前，TN—S系統用于進戶 之后，二者分界面處于中性線與保護接地線相連處。由于使用TN—C—S系統能夠降低設備對地電壓，卻不能徹底消除，對地電壓大小受負載平衡等因素影響，因此需要在進戶處布置重復接地，并控制負載平衡情況。組合使用TN—c和TN—s系統不僅提高了設備和人員的安全性，還節省了建設成本，兼顧安全性、穩定性和經濟性。但如果三相負載不平衡，建筑內有電力變壓器時應選擇TN—S系統。

三、安全保護接地

安全保護接地就是將電氣設備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內的用電設備以及設備附近的一些金屬構件，用PE線連接起來，但嚴禁將PE線與N線連接。在現代建筑內，要求安全保護接地的設備非常多，有強電設備，弱電設備，以及一些非帶電導電設備與構件，均必須采取安全

保護接地措施。當沒有做安全保護接地的電氣設備的絕緣損壞時，其外殼有可能帶電。如果人體觸及此電氣設備的外殼就可能被電擊傷或造成生命危險。我們知道：在一個并聯電路中，通過每條支路的電流值與電阻的大小成反比，即，接地電阻越小，流經人體的電流越小，通常人體電阻要比接地電阻大數百倍，經過人體的電流也比流過接地體的電流小數百倍。當接地電阻極小時，流過人體的電流幾乎等于零。實際上，由于接地電阻很小，接地短路電流流過時所產生的壓降很小，所以設備外殼對大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設備的外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。加裝保護接地裝置并且降低它的接地電阻，不僅是保障智能建筑電氣系統安全，有效運行的有效措施，也是保障非智能建筑內設備及人身安全的必要手段。

四、屏蔽接地與防靜電接地

屏蔽與防靜電接地分別指的是用保護、接地線連接設備外殼、屏蔽管路兩端、室內的多個部位，用導靜電體連接帶靜電或可能產生靜電的物體與大地，以避免設備、導線、室內受到電磁干擾，消除靜電。由于人員在房間內走動或是移動設備等行為都可能產生大量靜電，如果接地不好不僅會對電子設備產生干擾，還可能損壞設備芯片，甚至引發一些安全事故，因此防靜電接地需要將所有可能產生或帶靜電的設備外殼和設施與保護接地線可靠連接，并使接地電阻盡量降低。

五、防雷接地

智能化建筑內有大量的電子設備與布線系統，如通信自動化系統、火災報警及消防聯動控制系統、樓宇自動化系統、保安監控系統、辦公自動化系統、閉路電視系統以及他們相應的布線系統。這些電子設備及布線系統一般均屬于耐壓等級低、防干擾要求高、最怕受到雷擊的部分。不管是直擊、串擊、反擊都會使電子設備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。因此，智能化樓宇的所有功能接地，必須以防雷接地系統為基礎，并建立嚴密、完整的防雷結構。智能建筑多屬于一級負荷，應按一級防雷建筑物的保護措施設計，接閃器采用針帶組合接閃器，避雷帶采用25×4（mm）鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10（m）的網格，該網格與屋面金屬構件作電氣連接，與大樓柱頭鋼筋作電氣連接，引下線利用柱頭中鋼筋、圈梁鋼筋、樓層鋼筋與防雷系統連接，外墻面所有金屬構件也應與防雷系統連接，柱頭鋼筋與接地體連接，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內設備，而且還能防止外來的電磁干擾。

六、結語

隨著智能化和信息化的逐步發展，電氣自動化涉及的產業和領域也將更多，技術更新更快，更加復雜，我們應當不斷吸收高新技術的營養，開創智能建筑的電氣自動化發展新局面。

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