現(xiàn)代智能樓宇電氣設備安裝技術(shù)與接地保護措施分析探討

摘要:本文根據(jù)筆者多年電氣安裝實踐，并結(jié)合工程實例，詳細分析介紹了智能化樓宇電氣設備安裝施工特點，并從電氣豎井內(nèi)電氣管線設備安裝、樓層板面電氣安裝施工及控制系統(tǒng)電氣設備安裝施工等方面闡述了智能化樓宇電氣設備安裝技術(shù)要點，并對其電氣接地保護措施進行了探討和總結(jié)。

關鍵詞:智能化樓宇;電氣設備;安裝技術(shù);接地保護

中圖分類號:TU96+3

文獻標識碼:B

文章編號:1008-0422(2009)11-0124-03

1引言

智能化樓宇又稱為“3A建筑”，主要包括辦公自動系統(tǒng)( OAS) 、建筑電氣設備自動化( BAS) 、通信自動化系統(tǒng)( CA S) 。因此智能化樓宇電氣設備自動化為智能建筑系統(tǒng)中的一個重要系統(tǒng)之一，是采用具有高信息處理能力的微處理機( 即中央處理機)通過通信網(wǎng)絡對整個建筑物的空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、廣播音響、閉路電視、通信、防盜、巡更等眾多設備進行實時測量、監(jiān)視和全面監(jiān)控， 實現(xiàn)最優(yōu)化的管理， 從而提高系統(tǒng)運行的安全可靠性， 節(jié)省人力、物力和能源， 降低設備運行費用， 隨時掌握設備狀態(tài)及運行時間、能量的消耗及變化等。

由于涉及到的子系統(tǒng)相對繁多，接線復雜，因此對其電氣設備安裝技術(shù)與接地保護措施進行分析探討又較強的現(xiàn)實意義。

2工程概況

湖南某現(xiàn)代智能化現(xiàn)代樓宇是一座集酒店、辦公于一體的綜合性大廈，由一層地下室、4層裙樓及16層主樓組成，建筑面積38200m2。

本建筑樓層功能分區(qū)明顯，高低壓配電室設在地下一層，低壓配電出線采用電纜母線槽沿電氣豎井向各樓層送電，接地采用TN—S系統(tǒng)。

3現(xiàn)代智能化樓宇電氣安裝施工的特點分析

智能化樓宇BAS系統(tǒng)的線路包括電源線、網(wǎng)絡通信線和信號線，電源線一般采用BV- (500V) 2.5mm2銅芯聚氯乙烯(PVC)絕緣線;網(wǎng)絡通信線一般采用同軸電纜，有的系統(tǒng)采用屏蔽雙絞線或非屏蔽雙絞線，在強干擾環(huán)境中和遠距離傳輸時宜選用光纜;

一般來說，實現(xiàn)BAS系統(tǒng)管、槽、布線的工程量較大，與裝修、空調(diào)等專業(yè)配合點較多，施工存在一定難度。因此要根據(jù)設計圖紙及現(xiàn)場實際情況，明確弱電豎井設置和重要公共場所的位置。施工中，垂直線槽敷設要和裝修專業(yè)配合，充分考慮美觀和檢修方便。水平金屬線槽從弱電豎井出來后在電梯間、走廊吊頂內(nèi)敷設，一般采用鍍鋅鋼管進入室內(nèi)。工作區(qū)使用按實際需要選用合適的活動地板， 導線進入室內(nèi)后在活動地板下金屬線槽內(nèi)敷設，引到工作區(qū)。具體安裝施工特點難點如下:

1)由于電梯間及走廊內(nèi)風管、水管和強電管線多，各專業(yè)難免交叉沖突， 本著“小管讓大管，弱電讓強電”的原則，在施工之前與各專業(yè)溝通，科學布置天花板截面圖，嚴格按照圖紙施工。

2)垂直主線槽按照不同系統(tǒng)在豎井內(nèi)進行施工，電源槽和弱電槽分開施工。從施工的角度出發(fā)，統(tǒng)一安排各弱電系統(tǒng)在豎井內(nèi)的管、槽分布。

3)水平線槽按照不同系統(tǒng)分線槽施工，電源槽和弱電槽分開施工，線管在墻面和地面工程進行時預埋，并進行接地保護。

4)在金屬結(jié)構(gòu)上和混凝土結(jié)構(gòu)的預埋件上，采用焊接固定，在混凝土上安裝時采用膨脹螺栓固定。

5)支架安裝牢固、橫平豎直、整齊美觀，在同一直線段上的支架間距要均勻。

4智能樓宇電氣設備安裝施工技術(shù)要點

4.1電氣豎井內(nèi)電氣管線設備安裝

4.1.1母線槽安裝

1)首先用鋼卷尺在最高層的樓板預留孔位置量好母線槽兩側(cè)[10槽鋼的間距，用角尺及水平尺對[10槽鋼進行找平、找正，用 10以上膨脹螺栓將[10槽鋼固定在預留孔兩側(cè)。然后沿[10槽鋼的內(nèi)邊向底層各放一條垂線，依次固定各層預留孔位置上的槽鋼。

2)將母線槽按編號由底層自下而上逐段連接，連接時采用接頭絕緣隔板將母線槽內(nèi)的相與相、相與零、零與地分隔開，用一根或兩根與母線槽絕緣螺栓穿過兩相鄰段母線之間的孔洞，將接頭固定牢固。

3)固定時應使用每相外殼的縱向間隙分配均勻，兩相鄰的母線與外殼間同心，其誤差不得超過5mm，各段母線槽連接時，宜采用扭力扳手擰緊接頭螺栓，連接后不應使母線受到機械應力(630A及以下母線力矩必須達到80N—M，630A以上力矩必須達到120N—M)，緊固后應確保連接緊密可靠。

4)當母線槽通過樓板時，每側(cè)采用3根與母線槽相匹配的鍍鋅螺栓將彈簧及專用附件固定在[10槽鋼的上方。將專用附件緊貼在母線槽的外殼上，用電鉆穿過專用附件的孔洞在母線槽兩側(cè)的外殼上鉆好8個孔洞，然后用螺栓、螺母、平墊片及彈簧墊片對其進行連接，將母線槽支撐住。

5)每連接一段母線槽后，應用500V兆歐表檢測連接后的母線槽相與相、相與零、零與地之間的絕緣電阻值，其值能確保組裝完成后應大于20MΩ。當最后一節(jié)母線槽安裝完畢后，應采用終端封蓋對母線槽的末端進行封堵，當進線盒及末端懸空時，應采用支架固定。

6)采用25mm的扁平軟銅線將母線槽外殼連接到豎井內(nèi)專用接地銅排(-50*5mm)上。

7)母線槽安裝完畢后，應在其四周砌一周50mm高的阻水圈。

4.1.2橋架安裝

1)彈線定位:按施工圖確定橋架的安裝位置，找出始端和終端(先干線后支線)的位置，拉上水平或垂直透線，按2M間距與均檔距，確定支吊架的安裝位置。

2)支吊架制作安裝:支吊架的規(guī)格一般用不小于L30x30x3的鍍鋅角鐵。支吊架安裝先根據(jù)支吊架承受的荷載，選擇相應的金屬膨脹螺栓及鉆頭埋好螺栓后，可用螺母配上相應的墊圈將支架或吊架直接固定在金屬膨脹螺栓上。

3)電纜橋架敷設安裝:電纜橋架直線段連接應用連接板，用墊圈、彈簧墊圈、螺母緊固，接茬處縫隙應嚴密平齊，電纜橋架進行轉(zhuǎn)彎、丁字連接時，應采用相應配件等進行變通連接。橋架水平或垂直敷設直線部份的平直程度和垂直度允許偏差不超過5mm。

4)每層金屬電纜橋架及其支架接地采用一條25mm扁平軟銅線與-50×5接地銅排連接。

5)本大樓電氣豎井垂直安裝的支架間距為2米，橋架在電氣豎井安裝如圖1所示。

4.1.3分支電纜的固定

采用與分支電纜同規(guī)格的電纜卡箍將分支電纜固定在橋架內(nèi)，每1.5m固定一個電纜卡箍，固定應嚴密、牢固，避免電纜下垂變形。

4.1.4配電箱安裝

1)箱體固定:a、掛式明裝配電箱按施工圖要求，彈線定位找出準確的配電箱安裝位置，用金屬膨脹螺栓，把配電箱固定在混凝土墻或磚墻上。b、層配電柜按圖紙所標位置，將預制好的基礎型鋼架用螺栓固定在地面上用水平尺找平、找正后將柜體與基礎型鋼固定。

2)配電箱與鋼管、橋架的連接當配電箱開孔時應整齊并與管徑相吻合，保證一管一孔。當配電箱與橋架連接時應保證開孔尺寸與橋架大小相吻合。配電箱安裝如圖2所示。

4.1.5孔洞封堵

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》，孔洞如果處理不好，就會引起煙囪效應，故橋架在電氣豎井安裝時，其孔洞的封堵也應引起重視。其做法是采用10膨脹螺栓將防火隔板固定在樓板下方。將孔洞封死，然后填人阻火包。同時在樓板上面周圍砌一圈30-50mm高的阻水圈，以防止沖洗樓層時水流沖人橋架及母線槽。如圖3所示。

安裝完畢后會同甲方對電氣豎井內(nèi)電氣設備進行檢驗，檢測并進行通電試運行，經(jīng)檢查施工結(jié)果符合設計及規(guī)范要求。

4.2樓層板面電氣安裝施工

孔洞預留當板面預埋時，首先應進行圖上模擬作業(yè)，等比例安排電氣設備在電氣豎井內(nèi)的相應位置，如發(fā)現(xiàn)尺寸不符，電氣設備位置沖突等，應及時調(diào)整，以便后期電氣豎井內(nèi)電氣設備正確安裝.根據(jù)以上原則板面預埋作業(yè)時，600*200的橋架預留800*300的孔洞。1000*200的橋架預留1200*300的孔洞，1000A母線槽及-50*5接地銅排預留500*300的孔洞。

預埋時應統(tǒng)一參照點及時復核上一層電氣豎井內(nèi)所預留孔洞應與下一層電氣豎井內(nèi)的預留孔洞的坐標一致，減少偏差產(chǎn)生。

電氣管路預埋考慮到電氣豎井內(nèi)配電箱為明裝，公共照明電源回路電管預埋至電氣豎井時應根據(jù)配電箱位置預埋，管道應排列整齊以方便下道工序施工，保證管路與配電箱正確連接，提高連接質(zhì)量與觀感標準。

4.3控制系統(tǒng)電氣設備安裝施工

樓宇自動控制系統(tǒng)是運用自動化儀表、計算機過程控制和網(wǎng)絡通信技術(shù)，對建筑物內(nèi)部的機電設備運行進行集中監(jiān)視、控制和管理的綜合系統(tǒng)。使用安裝說明書、裝配圖以及有關技術(shù)標準等進行施工，精心操作，防止設備損壞。樓宇自動化系統(tǒng)現(xiàn)場設備主要有傳感器和執(zhí)行器。

4.3.1傳感器的安裝

4.3.1.1室內(nèi)溫度傳感器的安裝

室內(nèi)溫度傳感器在暖氣、通風和空調(diào)系統(tǒng)中用于室溫測量和遙控設定值調(diào)整。溫度傳感器至DDC之間的連接應符合設計要求，盡量減少因接線而引起的誤差;室內(nèi)溫度傳感器安裝在采暖或空調(diào)房間內(nèi)墻，遠離門窗和熱源或可能暴露在陽光的地方;導管開口要密封，以防止由于導管吸風而引起虛假溫度測量;在高電磁干擾區(qū)域采用屏蔽線，傳感器導線與電源之間距離>150mm;室內(nèi)溫度傳感器安裝高度為1.4m。在主體施工時預埋直徑為20mm的鋼管及接線盒。

4.3.1.2風管式溫度傳感器的安裝

風管式溫度傳感器在通風和空調(diào)系統(tǒng)中用于排風、回風或室外空氣溫度測量。根據(jù)風管式溫度傳感器的感溫管的長度選擇適當?shù)陌惭b部位，先在風管上按要求尺寸開孔后安裝。導線敷設可選用直徑為20mm的電線管及接線盒，并用金屬軟管與傳感器相連接，在高電磁干擾區(qū)域采用屏蔽線，傳感器導線與電源之間距離>150mm。

4.3.1.3管道溫度傳感器的安裝

管道溫度傳感器用于對空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水管和冷凍水管測量水溫，通過管接頭與水管相連接，導線敷設可選用直徑為20mm的電線管及接線盒，并用金屬軟管與傳感器相連接，進入傳感器的接線口進行密封處理，防止水汽進入。

4.3.1.4溫、濕度傳感器的安裝

溫、濕度傳感器不應安裝在陽光直射的位置，并遠離有較強振動、電磁干擾的區(qū)域。安裝在室外應加防護罩，遠離窗、門和出風口，距離≥2m。

4.3.1.5壓差開關的安裝

壓差開關用于感應空氣流量、空氣壓力或空氣壓差。當空氣流量變化時，壓差開關能夠檢測壓差變化(動壓或通過固定調(diào)節(jié)圈的降壓)。應有用于檢測暖風或通風管內(nèi)空氣的質(zhì)量以及變風量系統(tǒng)的最大空氣流量的控制器等。壓差開關垂

直安裝時，如需要可使用 L形托架進行安裝;開孔尺寸、連接軟管的長度根據(jù)現(xiàn)場安裝位置而定;高、低壓管位置不能接反，安裝在便于調(diào)試、維修的位置; 風管型壓差開關應在風管保溫層完成之后進行安裝，安裝在風管的直線部位;導線敷設選用直徑為20mm的電線管及接線盒，并用金屬軟管與壓差開關相連接， 水管型的壓差開關的安裝離地面的高度< 0.5m。

4.3.1.6液體流量開關的安裝

液體流量開關用于測量流經(jīng)管道內(nèi)液體流量的開頭狀態(tài)，使用在需要有連鎖作用保護的場所。流量開關避免安裝在測流孔、直角彎頭或閥門附近;安裝時液體流量開關要旋緊定位，使葉片與水流方向成直角，開關體上標志的箭頭方向與水流方向一致;液體流量開關導線敷設可選用直徑為20mm的電線管及接線盒， 并用金屬軟管與傳感器相連接，進入傳感器的接線 口進行密封處理，防止水汽進入。

4.3.2執(zhí)行器安裝

4.3.2.1電動閥執(zhí)行器的安裝

電動閥體上的箭頭指向與水流方向一致;風機盤管上的電動閥安裝在風機盤管的回水管上;空調(diào)器的電動閥旁邊一般裝有旁通閥，同時電動閥的口徑不應低于管道口徑的兩個等級;執(zhí)行機構(gòu)牢固固定，手輪便于操作，閥位指示觀察方便;電動閥垂直安裝于水平管道上，對大口徑電動閥不能有傾斜;電動閥一般安裝在回水管上;電動調(diào)節(jié)閥的輸入電壓、輸出信號的接線方式符合產(chǎn)品說明要求，安裝后進行模擬動作。

4.3.2.2電動風門驅(qū)動器的安裝

風門驅(qū)動器裝設有一個內(nèi)置定位繼電器和兩個電位器以調(diào)節(jié)零點和工作范圍。先將風門移至關閉的位置，利用按鈕手動卸載齒輪，將電機夾子反轉(zhuǎn)至關閉前一擋的位置，并使齒輪重新安裝，將電機校正到與風門軸呈90°，把螺帽擰緊在V型的夾子中。開閉箭頭的指向與風門開閉方向一致;連接應牢固;機械結(jié)構(gòu)開閉靈活;風閥控制器面向便于觀察的位置;風閥控制器與風閥門軸垂直安裝，垂直角度≥85°;導線敷設可選用直徑為20mm的電線管及接線盒，并用金屬軟管與風門驅(qū)動器相連接。

5電氣接地保護安裝技術(shù)措施

本建筑TN-S系統(tǒng)是把中性線N和保護接地線PE嚴格分開的低壓配電系統(tǒng)，是一個三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有任何的電氣連接。系統(tǒng)正常運行時，中性線N帶電，而PE線不帶電。該接地系統(tǒng)具備安全可靠的基準電位，PE線不允許斷線，對地沒有電壓，故設備金屬外殼接在PE線上安全、可靠。因此，TN-S系統(tǒng)可作為本綜合建筑大樓的電氣接線系統(tǒng)。

5.1防雷接地

為把雷電流迅速導人大地，以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地，主要針對信息機房及建筑內(nèi)信號源采取針對性防雷措施。由于建筑內(nèi)常常布設大量的電子貴重設備和智能綜合布線系統(tǒng)，這些設備、系統(tǒng)的耐壓等級低、防干擾要求高，很容易受到雷擊。

具體解決措施為:接閃器采用針帶組合接閃器，避雷帶采用25mm×4mm鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤5m×5m(或4m×6m)的網(wǎng)格。該網(wǎng)格與屋面金屬構(gòu)件做電氣連接，與結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋做電氣連接，引下線利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋、圈梁鋼筋、樓層鋼筋與防雷系統(tǒng)連接，外墻面所有金屬構(gòu)件也與防雷系統(tǒng)連接，柱內(nèi)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(nèi)設備，而且還能防止外來的電磁干擾。

5.2工作接地

工作接地是將電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運行需要所設的接地(如中性點直接接地或經(jīng)其他裝置接等)。綜合建筑內(nèi)主要的工作接地是變壓器中性點或是中性線(N線)。中性點接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，這對于低壓系統(tǒng)很有意義，保證滿足單相電源設備使用要求。

5.3安全保護接地

安全保護接地是將電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設備的安全而設的接地。在本建筑大樓內(nèi)，強電設備、弱電設備以及一些非帶電導電設備與構(gòu)件等，均要求采取安全保護接地措施。如果不做安全保護接地，當電氣設備的絕緣被損壞時，其外殼有可能帶電，一旦人體接觸此電氣設備的外殼，就可能造成傷害甚至生命危險。假如裝有安全保護接地裝置的電氣設備的絕緣損壞，外殼帶電，則接地短路電流將同時沿著接地體和人體兩條通路流過，即有:

Id=I'd+IR (1)

在一個并聯(lián)電路中，通過每條支路的電流值與電阻的大小成反比，即

Ud= I'drd=IRRR(2)

式中:Ud——設備外殼對大地的電壓(V);

Id——接地回路中的電流總值(A);

I'd——沿接地體流過的電流(A);

IR——流經(jīng)人體的電流(A);

rd——接地裝置的接地電阻(Ω);

RR——人體的電阻(Ω)。

由式(2)可以看出，由于接地電阻不大，接地短路電流流過時壓降很小，因此設備外殼對大地的電壓也不高，而人體電阻要比接地電阻大，經(jīng)過人體的電流也比流過接地體的電流小，幾乎等于零，即I'd = Id。人站在地上碰觸設備外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。由此可見，安全保護接地是保障智能化綜合建筑電氣系統(tǒng)內(nèi)設備及人身安全的必要裝置。

5.4等電位聯(lián)結(jié)措施

本工程電力和信號電纜的金屬護套或保護罩應進行等電位聯(lián)結(jié)。

采用屏蔽信號電纜時，應限制故障電流由電力系統(tǒng)流向信號電纜、數(shù)據(jù)電纜、接地的外護套或線芯。宜采取輔助等電位導體來加強外屏蔽，如采用旁路的等電位聯(lián)結(jié)導體。使用公用屏蔽信號或數(shù)據(jù)電纜時，采用旁路等電位導體應是最小截面為16mm的銅質(zhì)材料或具有相同電導體的導體。等電位聯(lián)結(jié)的阻抗應盡可能小，因此應使聯(lián)結(jié)盡量短，或采用感應電抗和阻抗較低的截面形狀。

由于本工程具備辦公功能，建筑物含有大量信息設備，接地母排用于等電位系統(tǒng)時，應做成環(huán)狀。建筑物中等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡系統(tǒng)類型，在每一層都有一種等電位網(wǎng)絡系統(tǒng)類型，不同的等電位系統(tǒng)應互連，并且用導體至少連接兩處。

6結(jié)語

綜上所述，由于本工程根據(jù)智能建筑電氣設備工程的特點，嚴格按規(guī)范和施工工藝要求進行安裝施工，運行調(diào)試過程中各系統(tǒng)運行正常，充分發(fā)揮系統(tǒng)的運行效率， 取得了良好的施工效果和經(jīng)濟效益。

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