电气自动化技术在建筑工程中应用

【摘要】本文从电气自动化控制系统的优势入手，从四大方面阐述了电气自动化技术在现代建筑中的运用，以供同行参考借鉴。
【关键词】电气自动化；建筑；应用
所谓电气自动化，是一门研究与电气工程有关的研制开发、系统运行、电力电子技术、自动控制、信息处理及电子与计算机应用等领域的综合专业性学科。当前，随着用户对生活环境舒适度、信息沟通便捷性及怎么写作设施完善性的重视，建筑设备与电气设备的复杂性不断提高，此外建筑物高度的上升也对消防、供电、给排水等大量电气系统的运行和管理提出了更高要求，传统电气系统的局限性越发明显，基于此，以电气自动化为技术支撑的智能建筑设计布局得到飞跃发展，成为楼宇自控系统不可或缺的基本环节。现就电气自动化技术在现代建筑中的应用进行粗浅探讨。

1 电气自动化控制的技术优势

现代建筑的自动化系统，主要指通过高处理能力的现场控制器，对包括楼宇配变电系统、照明系统、空调系统、给排水系统，以及通风系统和电梯系统等设备实现集散控制。从当前应用效果看，电气自动化技术优势如下：1）实现了设备与系统全工作流程内的高效监控。现代建筑电气系统结构复杂、功能多样，传统运行方式常留下管理盲区，导致故障的发生。而现代自动化技术通过“采集—处理—反馈”模块，对系统进行实时的数字化监控，能及时将控制中心的指令传达到系统，并将反馈信息同时传递到控制中心，实现对整个系统的高效控制。2）联动性的提高。电气自动化技术将建筑中照明、配电、消防、空调等系统连接为一体，提高了其联动效果，解决了电梯系统依照各层用户流量实现其速度的自动调节，以及紧急情况下系统的自动识别、判断，及时实现预设的应急处理方案，实现子系统间的配置与互动。3）安全性强。因电气系统固有的危险性，操作失误、设备故障等都可能造成系统产生安全风险，而自动化控制有利于系统对异常情况做出及时反应，并可通过遥控模式降低故障对维修管理人员产生直接伤害的风险。4）数据完备、计算精确。自动化系统可综合其操作流程、故障处理等数据建立准确清晰的数据库，为后期优化的决策提供信息支持。

2 电气自动化控制在现代建筑中的应用

2.1 控制室

控制室是指由变配电直接引出的回路供电，在其内部须设有专用的配电盘，且负荷等级须高于高层建筑中的最高级别，常规情况下，系统供电电源的电压需控制在±10%，频率变化小于±1Hz，波形失真率应控制在20%以下。管理计算机要设置UPS不间断供电设备，容量主要涉及建筑设备自动化内的用电设备总和，需要时可扩大容量。此外，控制室应尽可能靠近控制负荷中心，离电梯机房、水泵房、变电所20m以上。室内控制的操作台需设置2m距离，在设置台离墙布过程中在后台要留2m以上的检修距离，且做好阳光直射的防护措施。控制室需选择抗静电架空活动地板，高度保持在25m以上。

2.2 电气监控系统

电气监控系统的主要功能是监控设备的运行状态及多发故障，一旦发现故障及时切断工作，避免扩大故障的影响范围。电气监控系统主要包括测量参数、分析逻辑、执行程序等。测量主要是通过保护设备的正常运行及把获取的参数传输到监控系统，使监控系统对处理好测量参数后从不同角度显示出来，再对比分析检测参数及整定值，如此就能得到实时掌握保护设备运行情况的作用。在电气系统或被保护设备被逻辑判断出现故障时，监控系统需立即给执行元件传达输出保护信号，以保护装置动作，执行部分把逻辑信号放大后参照相关的指令信号来控制任务。电气自动化系统的监控参数主要涉及电流、电压、功率、频率、相位、电量等，而数据信号、测量方式、仪表形式、控制对象缺少专业水准，尤其是执行部分主要是以接触器、电磁机构、继电器作为主要结构。电气监控系统对系统物理量参数监控广、人工操作少，因此须对系统设置独立的保护装置。

2.3 电气接地系统

现代建筑电气接地方式主要有TN—S及TN—C—S两种：1）TN—S电气接地系统是三相五线制，即三根火线和一根中性线、一根接地保护线。该系统特点如下：中性线与保护接地线共同在所属变压器中性点实现接地，此外二者无电气连接；中性线带电，保护接地线不带电；中性线与保护接地线均重复接

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地；TN—S电气接地系统具备安全的基准电位，安全可靠。2）TN—C—S电气接地系统由TN—C系统及TN—S系统两部分构成，其中TN—C系统用于进户之前，TN—S系统用于进户之后，二者分界面处于中性线与保护接地线相连处。因使用TN—C—S系统能降低设备对地电压，却不能彻底消除，对地电压大小受负载平衡等因素影响，因此需在进户处布置重复接地，并控制负载平衡情况。组合使用TN—C和TN—S系统不仅能提高设备及人员的安全性，且节省成本，兼顾安全性、稳定性及经济性。但若三相负载不平衡，楼宇内有电力变压器时应选择TN—S系统。

2.4 电气保护

现代建筑中的电气保护主要包括如下内容：1）直流工作与交流工作。直流电工作接地主要考虑到智能建筑内有众多计算机及多媒体等大型设备，其要求电流稳定性好、准确度高，以满足大量信息的传输、能量转化等要求。常采用较大截面的绝缘铜线做引线，将电子设备直流电接地，并与基准点相连接。变流电工作接地主要是将变压器中性点或者中性线接地，其中中性线需采用铜芯绝缘线 ，并保证其不外露、不能与其他接地系统混接。2）屏蔽接地与防静电接地。现代建筑中屏蔽接地是防电磁干扰的最佳保护措施。防静电接地是指将可能产生静电的物体（非绝缘体）或带有静电的物体通过导静电体与大地构成电气网路。在干燥洁净的房间内，人的走步、移动设备，各自的摩擦都会产生大的静电，故防静电干扰也不可少。3）防雷保护接地。即对建筑中的电子设备、线路等做防雷保护接地，并以此为基础建立严密的防雷结构。现代建筑应按照一级负荷标准设计防雷保护措施，使用25mm×4mm镀锡扁钢构成的10m×10m网格作避雷带及针带组合接闪器，使圈梁钢筋、外墙金属构件等设施与防雷系统连接，组成多层屏蔽防雷体系，以避免雷击事故和外部的电磁干扰。

3 电气自动化在某智能建筑中的应用实例

某公司大楼的计算机机房正进行装修，设计施工人员采用的是单点接地连接方式。施工人员从计算机机房引出一根VV235mm的单芯电缆，令其经过地下穿至室外30m处，并将其做一组接地电阻为4Ω的闭环式逻辑接地电极。该连接方式既花费大量人力物力，且计算机不能正常工作。事实上，在对计算机接地时，常采用交流工作接地、直流工作接地、防静电接地及安全保护接地，而在智能建筑这种特殊环境中，应采用联合接地方式。首先因为在智能建筑中，采用联合接地可将建筑自身的基础钢筋及结构钢筋作为接地装置，效果良好，接地电阻值一般为014Q以下。其次，在同一智能建筑中，采用同一个联合接地系统后，可避免不同系统间的电位差引起的相互干扰。当智能建筑物中采用等电位联结、局部等电位联结和星形等电位联结后，利用钢筋做接地装置，其接地电阻将小于014Q，远远小于计算机直流接地的电阻，也符合行业标准要求。因此，在该建筑物机房内进行局部电位联结和联合接地后，计算机运行良好。
参考文献
李孔华.建筑电气自动化设计及发展趋势的探讨【J】.城市建设，2009（35）.
于涛，郭洪柱.关于在现代楼宇建筑中电气自动化作用的探讨【J】.中国科技博览，2011（32）.