淺談建筑工程電氣設(shè)計(jì)

王毅娜+張濤

摘要：隨著建筑智能化技術(shù)在應(yīng)用方面的深入，使一部分設(shè)備或系統(tǒng)在控制方面走向?qū)I(yè)，并開放其通信協(xié)議向建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng).達(dá)到系統(tǒng)間的互聯(lián)和互通。本文講述的是建筑工程中的電氣設(shè)計(jì).重點(diǎn)講的是關(guān)于弱電以及防雷系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；弱電；防雷

前言

經(jīng)過(guò)許多年的實(shí)踐證明，要從理性和務(wù)實(shí)的態(tài)度，著手于工程的實(shí)際需要，以實(shí)用和適用的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)以下不一樣的方面：如投資多少和管理要求、不同工程的不同功能等方面，找到一個(gè)最優(yōu)結(jié)合點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)包括合理性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。這是目前智能建筑行業(yè)達(dá)成共識(shí)的觀點(diǎn)。

1在高層建筑中弱電系統(tǒng)的應(yīng)用

智能化技術(shù)是通過(guò)對(duì)建筑智能功能的配備，強(qiáng)調(diào)高效率、能耗低、污染低，在真正實(shí)現(xiàn)以人為本的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、提升建筑使用功能、保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。建筑的實(shí)施是建立在持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略之上的，持續(xù)發(fā)展的不變主題分兩點(diǎn)，第一是注重生態(tài)、第二是注重保護(hù)環(huán)境。經(jīng)過(guò)許多年的實(shí)踐證明，要從理性和務(wù)實(shí)的態(tài)度，著手于工程的實(shí)際需要，以實(shí)用和適用的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)以下不一樣的方面：如投資多少和管理要求、不同工程的不同功能等方面，找到一個(gè)最優(yōu)結(jié)合點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)包括合理性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。這是目前智能建筑行業(yè)達(dá)成共識(shí)的觀點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、雙向有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)和電話通信網(wǎng)絡(luò)等都屬于智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)，作為智能建筑寬帶骨干網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、雙向有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)集中了幾乎全部的信息應(yīng)用和信息管理資源，幾乎將全部的用戶站點(diǎn)連接在一起。在20世紀(jì)90年代中期之前，各種類型的網(wǎng)絡(luò)占據(jù)瓜分了我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，時(shí)過(guò)境遷，從我國(guó)九十年代末期開始以太網(wǎng)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展就以雷霆之速迅速占領(lǐng)了整個(gè)市場(chǎng)。以太網(wǎng)有很多優(yōu)點(diǎn)，舉個(gè)列子來(lái)說(shuō)，像是投資小，布線靈活，性能穩(wěn)定、卓越，可維護(hù)性比較好等都是其的優(yōu)點(diǎn)。只能建筑的外網(wǎng)連接其關(guān)鍵就是連接技術(shù)。因特網(wǎng)的出現(xiàn)使得智能建筑真正具有了智能。要求接八的帶寬越來(lái)越高，大大滿足用戶數(shù)據(jù)通信日益增長(zhǎng)的需求。在有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接人的靈活性加快了發(fā)展的速度。

2高層建筑物防雷接地系統(tǒng)

高層建筑的防雷裝置主要是要避免一下幾種形式的雷的侵襲：（1）直擊雷；（2）側(cè)擊雷；（3）雷電感應(yīng)；（4）雷電波。一般高層建筑在頂部位置設(shè)置電位聯(lián)結(jié)。引下線上端與避雷帶焊接，下端與建筑物基礎(chǔ)底粱及基礎(chǔ)底板軸線上的上下兩層鋼筋內(nèi)的兩根主筋焊接。外墻引下線在室外地面下lm處引出與室外接地線焊接。

2.1外部防雷裝置

外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防止建筑物或設(shè)施（含室外獨(dú)立電子設(shè)備）遭受直擊雷和側(cè)擊雷的危害，其技術(shù)措施可分為接閃器、引下線、接地裝置等。

接閃器是指直接接受雷電閃擊的金屬構(gòu)件，安裝在建筑物頂部，是整個(gè)外部防雷裝置的頂端，其基本形式有避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等。接閃器的作用是利用其高出被保護(hù)物的突出部位將附近的雷云放電誘導(dǎo)過(guò)來(lái)，通過(guò)引下線注入大地，從而使建筑物免受雷擊危害。金屬屋面在滿足一定的厚度要求和施工要求的情況下也可作為接閃器，但其不適用于第一類防雷建筑物。民用建筑防雷措施中應(yīng)根據(jù)防雷等級(jí)設(shè)計(jì)不同尺寸的避雷帶，避雷網(wǎng)和引下線的根數(shù)，其設(shè)計(jì)依據(jù)為GB 50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范。引下線是指連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體，其主要作用是引導(dǎo)接閃器所獲得雷擊電流，經(jīng)接地裝置后與大地相通，保護(hù)建筑物免受雷擊危害。

接地裝置主要由接地體和接地線兩部分組成，其作用是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)與大地相連接的目的。用金屬將電氣設(shè)備的某一部分與地做良好的連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體就稱為接地體（或接地極）。根據(jù)用途的不同，接地體又分為自然接地體和人工接地體。通常，把直接與大地接觸的建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)、各種金屬管道和金屬構(gòu)件等作為接地使用，統(tǒng)稱為自然接地體；人工接地體是指純粹的接地體，它是獨(dú)立于任何自然接地體以外的人工埋設(shè)于地下的接地體。接地線則是指連接設(shè)備的接地部位與接地體的金屬導(dǎo)線。

2.2內(nèi)部防雷裝置

內(nèi)部防雷裝置由防雷等電位聯(lián)結(jié)以及與外部防雷裝置的間隔距離組成，其基本作用是減小或者消除來(lái)自雷電電磁效應(yīng)的影響，減小輸入高電壓，將導(dǎo)體間的電勢(shì)差降低到最低限度，有效保護(hù)室內(nèi)的設(shè)備和人體免遭雷電危害。其中，等電位聯(lián)結(jié)是指將分開的裝置、諸導(dǎo)電物體用導(dǎo)體或電涌保護(hù)器連接起來(lái)，以減小雷電流在它們之間產(chǎn)生的電位差。

在建筑物防雷設(shè)計(jì)中，第一類防雷建筑和部分二類防雷建筑中應(yīng)采取內(nèi)部防雷措施。根據(jù)GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范可知：在建筑物的地下室或地面層處作防雷等電位聯(lián)結(jié)，連接所有建筑物金屬體、金屬裝置、建筑內(nèi)各系統(tǒng)、進(jìn)出建筑物的金屬管線；外部防雷裝置與建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內(nèi)系統(tǒng)之間，尚應(yīng)滿足間隔距離的要求。

2.3防雷擊電磁脈沖（LEMP）系統(tǒng)

防雷擊電磁脈沖系統(tǒng)由屏蔽措施和電涌保護(hù)器組成。其中，屏蔽措施又分為建筑物自身屏蔽和線路屏蔽。建筑物屏蔽主要是減小雷電造成的電磁效應(yīng)對(duì)室內(nèi)設(shè)備的影響；線路屏蔽則主要是轉(zhuǎn)移來(lái)自雷電閃擊或感應(yīng)的過(guò)電壓。在屏蔽措施后，加設(shè)電涌保護(hù)器的作用是鉗制與分流來(lái)自線路的過(guò)電壓與過(guò)電流。對(duì)內(nèi)部預(yù)見(jiàn)可能有重要的電子系統(tǒng)的建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須考慮預(yù)防雷擊電磁脈沖（LEMP）。由于設(shè)計(jì)初期無(wú)法確定電子系統(tǒng)的規(guī)模和詳細(xì)位置，因此常規(guī)的做法是將建筑物內(nèi)的鋼筋網(wǎng)片、各種金屬構(gòu)件、金屬管道、配電系統(tǒng)的接地裝置以及防雷接地裝置共同組成一個(gè)接地系統(tǒng)，在適當(dāng)位置設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)端子板，并將它們與端子板做一一可靠的等電位聯(lián)結(jié)。建筑物的自然屏蔽和建筑物內(nèi)的金屬物以及設(shè)備之間的等電位聯(lián)結(jié)是很重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)禁將電子信息系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置接地裝置。電子信息系統(tǒng)接地應(yīng)與配電系統(tǒng)接地，防雷系統(tǒng)接地等共用接地裝置，采用聯(lián)合接地方式。電子信息系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中除了設(shè)置必要的等電位聯(lián)結(jié)措施以外，還應(yīng)采取屏蔽處理，地面鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板，活動(dòng)地板下專設(shè)等電位聯(lián)結(jié)基準(zhǔn)網(wǎng)。當(dāng)電子系統(tǒng)為300 kHz以下的模擬線路時(shí)，采用“S”形等電位，在300 kHz以上用“M”形等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)。

3高層建筑的安保系統(tǒng)

（1）漏電導(dǎo)致火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第9.5.1條之規(guī)定，高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的危害性大，漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)須安裝在人員密集等場(chǎng)所，在所有三級(jí)負(fù)荷供電之配電箱內(nèi)均需設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警器，并通過(guò)雙絞線將各個(gè)漏電火災(zāi)報(bào)警器連在一起，組成漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，消防控制室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)報(bào)警主機(jī)，并將漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)連通。

（2）保安監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）樓宇訪客可視對(duì)講與門禁系統(tǒng)。

（4）有線電視系統(tǒng)。

（5）電話系統(tǒng)。

4在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中諧波治理措施的應(yīng)用

大量非線性負(fù)荷形成的諧波源，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、開關(guān)電源、電子式熒光整流器等導(dǎo)致配電系統(tǒng)的電壓、畸變的電流；公用電網(wǎng)本身具有一定的諧波含量和配電變壓器作為諧波源產(chǎn)生的諧波是建筑中諧波的主要來(lái)源，是由公用電網(wǎng)側(cè)傳輸至配電系統(tǒng)。（1）采用有源及無(wú)源兩種濾波器。（2）采用混合型濾波器?？蓪⒂性措娏V波器與無(wú)源電力濾波器混合使用。（3）采用諧波保護(hù)器。有源濾波器成本高于磁性方法治理諧波。在現(xiàn)實(shí)工作中，諧波有很多特點(diǎn)，首先就是它的多發(fā)性，其次是隨機(jī)性，最后就是不可重復(fù)性。在我們?nèi)粘５闹悄芙ㄖ幸恍╇娖鞯男阅芙档突蛘呤浅霈F(xiàn)工作不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況大多都是由此引發(fā)。所以說(shuō)，合理的防止諧波的產(chǎn)業(yè)對(duì)我們?nèi)粘９ぷ骱蜕钣兄种匾囊饬x。在我們當(dāng)前高度發(fā)展智能建筑的階段我們必須有效的抑制諧波的產(chǎn)生和蔓延。這是我們當(dāng)前研究工作的重中之重。

5結(jié)語(yǔ)

隨著建筑物的增高，電氣設(shè)計(jì)也提出更高的要求，在符合國(guó)家規(guī)范的前提下，還得提高居住的適用性。建筑電氣設(shè)計(jì)的建設(shè)在向自動(dòng)化、節(jié)能化、信息化和智能化發(fā)展，必然對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)提出更多新的要求，這對(duì)廣大設(shè)計(jì)人員要求在設(shè)計(jì)中，保證順利完成工程，保證所有的圖紙審查按時(shí)通過(guò)，把握好工程電氣設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)是必須的，滿足建筑物功能的需要的前提必須提高設(shè)備使用效率。