淺析電氣自動化在建筑中的應用

馬鑫

摘 要：目前，以電氣自動化為技術支撐的智能建筑設計布局得到飛躍發展，成為樓宇自控系統不可或缺的基本環節。本文從電氣自動化控制系統的優勢入手，從四大方面闡述了電氣自動化技術在現代建筑中的應用。

關鍵詞：電氣自動化；建筑應用

一、電氣自動化技術特點

一是實現了設備與系統安全工作流程內的高效監控。現代建筑電氣系統結構復雜、功能多樣，傳統運行方式常留下管理盲區，導致故障的發生。而現代自動化技術通過“采集—處理—反饋”模塊，對系統進行實時的數字化監控，能及時將控制中心的指令傳達到系統，并將反饋信息同時傳遞到控制中心，實現對整個系統的高效控制。

二是提高了聯動性。電氣自動化技術將建筑中照明、配電、消防、空調等系統連接為一體，提高了其聯動效果，解決了電梯系統依照各層用戶流量實現其速度的自動調節，以及緊急情況下系統的自動識別、判斷，及時實現預設的應急處理方案，實現子系統間的配置與互動。

三是安全性強。因電氣系統固有的危險性，操作失誤、設備故障等都可能造成系統產生安全風險，而自動化控制有利于系統對異常情況做出及時反應，并可通過遙控模式降低故障對維修管理人員產生直接傷害的風險。

四是數據完備、計算精確。自動化系統可綜合其操作流程、故障處理等數據建立準確清晰的數據庫，為后期優化的決策提供信息支持。

二、電氣自動化控制在現代建筑中的應用

一是中央控制室

中央控制室是指由變配電直接引出的回路供電，在其內部須設有專用的配電盤，且負荷等級須高于高層建筑中的最高級別，常規情況下，系統供電電源的電壓需控制在±10%，頻率變化小于±1Hz，波形失真率應控制在20%以下。中央管理計算機要設置UPS不間斷供電設備，容量主要涉及建筑設備自動化內的用電設備總和，需要時可擴大容量。此外，中央控制室應盡可能靠近控制負荷中心，離電梯機房、水泵房、變電所20m以上。室內控制的操作臺需設置2m距離，在設置臺離墻布過程中在后臺要留2m以上的檢修距離，且做好陽光直射的防護措施。中央控制室需選擇抗靜電架空活動地板，高度保持在25m以上。

二是電氣監控系統

電氣監控系統的主要功能是監控設備的運行狀態及多發故障，一旦發現故障及時切斷工作，避免擴大故障的影響范圍。電氣監控系統主要包括測量參數、分析邏輯、執行程序等。測量主要是通過保護設備的正常運行及把獲取的參數傳輸到監控系統，使監控系統對處理好測量參數后從不同角度顯示出來，再對比分析檢測參數及整定值，如此就能得到實時掌握保護設備運行情況的作用。在電氣系統或被保護設備經邏輯判斷出現故障時，監控系統需立即給執行元件傳達輸出保護信號，以保護裝置動作，執行部分把邏輯信號放大后參照相關的指令信號來控制任務。電氣自動化系統的監控參數主要涉及電流、電壓、功率、頻率、相位、電量等，而數據信號、測量方式、儀表形式、控制對象缺少專業水準，尤其是執行部分主要是以接觸器、電磁機構、繼電器作為主要結構。電氣監控系統對系統物理量參數監控廣、人工操作少，因此須對系統設置獨立的保護裝置。

三是電氣接地系統

現代建筑電氣接地方式主要有TN—S及TN—C—S兩種：1）TN—S電氣接地系統是三相五線制，即三根火線和一根中性線、一根接地保護線。該系統特點如下：中性線與保護接地線共同在所屬變壓器中性點實現接地，此外二者無電氣連接；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。2）TN—C—S電氣接地系統由TN—C系統及TN—S系統兩部分構成，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。因使用TN—C—S系統能降低設備對地電壓，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系統不僅能提高設備及人員的安全性，且節省成本，兼顧安全性、穩定性及經濟性。但若三相負載不平衡，樓宇內有電力變壓器時應選擇TN—S系統。

四是電氣保護

現代建筑中的電氣保護主要包括如下內容：1）直流工作與交流工作。直流電工作接地主要考慮到智能建筑內有眾多計算機及多媒體等大型設備，其要求電流穩定性好、準確度高，以滿足大量信息的傳輸、能量轉化等要求。常采用較大截面的絕緣銅線做引線，將電子設備直流電接地，并與基準點相連接。變流電工作接地主要是將變壓器中性點或者中性線接地，其中中性線需采用銅芯絕緣線 ，并保證其不外露、不能與其他接地系統混接。2）屏蔽接地與防靜電接地。現代建筑中屏蔽接地是防電磁干擾的最佳保護措施。防靜電接地是指將可能產生靜電的物體（非絕緣體）或帶有靜電的物體通過導靜電體與大地構成電氣回路。在干燥潔凈的房間內，人的走步、移動設備，各自的摩擦都會產生大的靜電，故防靜電干擾也不可少。3）防雷保護接地。即對建筑中的電子設備、線路等做防雷保護接地，并以此為基礎建立嚴密的防雷結構。現代建筑應按照Ⅰ級負荷標準設計防雷保護措施，使用25mm×4mm鍍錫扁鋼構成的10m×10m網格作避雷帶及針帶組合接閃器，使圈梁鋼筋、外墻金屬構件等設施與防雷系統連接，組成多層屏蔽防雷體系，以避免雷擊事故和外部的電磁干擾。

三、電氣自動化在某智能建筑中的應用實例

某公司大樓的計算機機房正進行裝修，設計施工人員采用的是單點接地連接方式。施工人員從計算機機房引出一根VV235mm2的單芯電纜，令其經過地下穿至室外30m處，并將其做一組接地電阻為4Ω的閉環式邏輯接地電極。該連接方式既花費大量人力物力，且計算機不能正常工作。事實上，在對計算機接地時，常采用交流工作接地、直流工作接地、防靜電接地及安全保護接地，而在智能建筑這種特殊環境中，應采用聯合接地方式。首先因為在智能建筑中，采用聯合接地可將建筑自身的基礎鋼筋及結構鋼筋作為接地裝置，效果良好，接地電阻值一般為0.4歐以下。其次，在同一智能建筑中，采用同一個聯合接地系統后，可避免不同系統間的電位差引起的相互干擾。當智能建筑物中采用等電位聯結、局部等電位聯結和星形等電位聯結后，利用鋼筋做接地裝置，其接地電阻將小于0.4歐，遠遠小于計算機直流接地的電阻，也符合行業標準要求。因此，在該建筑物機房內進行局部電位聯結和聯合接地后，計算機運行良好。

參考文獻：

[1]李孔華.建筑電氣自動化設計及發展趨勢的探討【J】.城市建設，2015（35）.

[2]于濤，郭洪柱.關于在現代樓宇建筑中電氣自動化作用的探討【J】.中國科技博覽，2015（32）.