淺談電氣自動化在智能建筑中的應(yīng)用

李萌 樊有智 陳明

摘 要：隨著電氣自動化發(fā)展、它可提高運行的經(jīng)濟(jì)性、提高勞動生產(chǎn)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(huán)境中解放出來，而且能增強(qiáng)人類認(rèn)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(yīng)用，這將是建筑行業(yè)的發(fā)展的新方向。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；智能建筑；應(yīng)用

一、電氣自動化的概念和優(yōu)點

電氣自動化是研究與電氣工程相關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機(jī)等領(lǐng)域的一門科學(xué)。在我國解放后便開始對電氣自動化進(jìn)行深入研究，并且開始設(shè)立本科專業(yè)。進(jìn)入新世紀(jì)隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展。使其發(fā)展日趨多元化。尤其是結(jié)合了目前嵌入式、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)后，電氣自動化已出現(xiàn)在我們身邊的各個領(lǐng)域。

電氣自動化的優(yōu)點包括：1、優(yōu)化供配電設(shè)計，促進(jìn)電能合理利用。應(yīng)能保證電氣設(shè)備對于控制方式的要求，保證電氣設(shè)備能發(fā)揮最大的作用，保證運行的穩(wěn)定性和可靠性；2、提高設(shè)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(hù)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(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無功、減少線路損耗、降低運行與維護(hù)費用，提高電力設(shè)備的是利用率，減少電能的直接或間接損耗；3、合理調(diào)整負(fù)荷，提高設(shè)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(zhì)量、合理調(diào)整負(fù)荷、選取合理的設(shè)計系數(shù)，在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率節(jié)約電能。

二、電氣接地

在電氣自動化應(yīng)用中，電氣接地占有極為重要的地位，接地系統(tǒng)關(guān)系整個供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，是保障系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)。隨著智能化建筑的發(fā)展，電氣自動化給建筑接地系統(tǒng)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(tǒng)。

TN—s電氣接地系統(tǒng)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(hù)線。該系統(tǒng)具有以下特點：中性線與保護(hù)接地線共同在所屬變壓器中性點實現(xiàn)接地，除此之外二者沒有電氣連接；中性線帶電，保護(hù)接地線不帶電；中性線與保護(hù)接地線均重復(fù)接地；TN—S電氣接地系統(tǒng)具備安全的基準(zhǔn)電位，安全可靠。

TN—C電氣接地系統(tǒng)是三相四線制，分別是三根火線和一根保護(hù)中性線，其中性線與保護(hù)接地線合一，多用于較早的低壓配電系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)是三相四線制，中性線只有在三相負(fù)載平衡時才不帶電，而智能化建筑中單項負(fù)荷較大，其三相負(fù)荷一般是不均衡的，中性線中通常有隨機(jī)電流。除此之外智能化樓字中熒光燈使用量大，由此產(chǎn)生的三次諧波加大了中性線的電流量，中性線如果連接設(shè)備外殼可能導(dǎo)致電擊事故或是火災(zāi)事故。因此，使用TN—c電氣接地系統(tǒng)時必須對電子設(shè)備安設(shè)直流、交流工作、安全保護(hù)和防雷保護(hù)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(shè)備容易受到電磁波干擾，程控交換機(jī)房、消防報警監(jiān)控室、計算機(jī)房等均有防靜電要求，因而在設(shè)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(tǒng)由TN—C系統(tǒng)和TN—S系統(tǒng)兩部分組成，其中TN—C系統(tǒng)用于進(jìn)戶之前，TN—S系統(tǒng)用于進(jìn)戶 之后，二者分界面處于中性線與保護(hù)接地線相連處。由于使用TN—C—S系統(tǒng)能夠降低設(shè)備對地電壓，卻不能徹底消除，對地電壓大小受負(fù)載平衡等因素影響，因此需要在進(jìn)戶處布置重復(fù)接地，并控制負(fù)載平衡情況。組合使用TN—c和TN—s系統(tǒng)不僅提高了設(shè)備和人員的安全性，還節(jié)省了建設(shè)成本，兼顧安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。但如果三相負(fù)載不平衡，建筑內(nèi)有電力變壓器時應(yīng)選擇TN—S系統(tǒng)。

三、安全保護(hù)接地

安全保護(hù)接地就是將電氣設(shè)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(nèi)的用電設(shè)備以及設(shè)備附近的一些金屬構(gòu)件，用PE線連接起來，但嚴(yán)禁將PE線與N線連接。在現(xiàn)代建筑內(nèi)，要求安全保護(hù)接地的設(shè)備非常多，有強(qiáng)電設(shè)備，弱電設(shè)備，以及一些非帶電導(dǎo)電設(shè)備與構(gòu)件，均必須采取安全

保護(hù)接地措施。當(dāng)沒有做安全保護(hù)接地的電氣設(shè)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(shè)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(lián)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(jīng)人體的電流越小，通常人體電阻要比接地電阻大數(shù)百倍，經(jīng)過人體的電流也比流過接地體的電流小數(shù)百倍。當(dāng)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(chǎn)生的壓降很小，所以設(shè)備外殼對大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設(shè)備的外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。加裝保護(hù)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(tǒng)安全，有效運行的有效措施，也是保障非智能建筑內(nèi)設(shè)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(hù)、接地線連接設(shè)備外殼、屏蔽管路兩端、室內(nèi)的多個部位，用導(dǎo)靜電體連接帶靜電或可能產(chǎn)生靜電的物體與大地，以避免設(shè)備、導(dǎo)線、室內(nèi)受到電磁干擾，消除靜電。由于人員在房間內(nèi)走動或是移動設(shè)備等行為都可能產(chǎn)生大量靜電，如果接地不好不僅會對電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，還可能損壞設(shè)備芯片，甚至引發(fā)一些安全事故，因此防靜電接地需要將所有可能產(chǎn)生或帶靜電的設(shè)備外殼和設(shè)施與保護(hù)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(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)，如通信自動化系統(tǒng)、火災(zāi)報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)以及他們相應(yīng)的布線系統(tǒng)。這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)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(shè)備受到不同程度的損壞或嚴(yán)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(tǒng)為基礎(chǔ)，并建立嚴(yán)密、完整的防雷結(jié)構(gòu)。智能建筑多屬于一級負(fù)荷，應(yīng)按一級防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)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(wǎng)格，該網(wǎng)格與屋面金屬構(gòu)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(tǒng)連接，外墻面所有金屬構(gòu)件也應(yīng)與防雷系統(tǒng)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(nèi)設(shè)備，而且還能防止外來的電磁干擾。

六、結(jié)語

隨著智能化和信息化的逐步發(fā)展，電氣自動化涉及的產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域也將更多，技術(shù)更新更快，更加復(fù)雜，我們應(yīng)當(dāng)不斷吸收高新技術(shù)的營養(yǎng)，開創(chuàng)智能建筑的電氣自動化發(fā)展新局面。

參考文獻(xiàn)：

[1]張振華.創(chuàng)新——電氣自動化深化改革的靈魂[J].科技與生活，2010，14.

[2]朱甫泉.論電氣技術(shù)與智能建筑[J].建筑電氣，2005.4.

[3]劉勝榮，史美芳，姜圣天.防雷技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2008.3.