淺析電氣自動(dòng)化在建筑中的應(yīng)用

馬鑫

摘 要：目前，以電氣自動(dòng)化為技術(shù)支撐的智能建筑設(shè)計(jì)布局得到飛躍發(fā)展，成為樓宇自控系統(tǒng)不可或缺的基本環(huán)節(jié)。本文從電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)入手，從四大方面闡述了電氣自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；建筑應(yīng)用

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)

一是實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與系統(tǒng)安全工作流程內(nèi)的高效監(jiān)控?，F(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣，傳統(tǒng)運(yùn)行方式常留下管理盲區(qū)，導(dǎo)致故障的發(fā)生。而現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)通過“采集—處理—反饋”模塊，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字化監(jiān)控，能及時(shí)將控制中心的指令傳達(dá)到系統(tǒng)，并將反饋信息同時(shí)傳遞到控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的高效控制。

二是提高了聯(lián)動(dòng)性。電氣自動(dòng)化技術(shù)將建筑中照明、配電、消防、空調(diào)等系統(tǒng)連接為一體，提高了其聯(lián)動(dòng)效果，解決了電梯系統(tǒng)依照各層用戶流量實(shí)現(xiàn)其速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以及緊急情況下系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別、判斷，及時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的應(yīng)急處理方案，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間的配置與互動(dòng)。

三是安全性強(qiáng)。因電氣系統(tǒng)固有的危險(xiǎn)性，操作失誤、設(shè)備故障等都可能造成系統(tǒng)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，而自動(dòng)化控制有利于系統(tǒng)對(duì)異常情況做出及時(shí)反應(yīng)，并可通過遙控模式降低故障對(duì)維修管理人員產(chǎn)生直接傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

四是數(shù)據(jù)完備、計(jì)算精確。自動(dòng)化系統(tǒng)可綜合其操作流程、故障處理等數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確清晰的數(shù)據(jù)庫(kù)，為后期優(yōu)化的決策提供信息支持。

二、電氣自動(dòng)化控制在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)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(nèi)部須設(shè)有專用的配電盤，且負(fù)荷等級(jí)須高于高層建筑中的最高級(jí)別，常規(guī)情況下，系統(tǒng)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(yīng)控制在20%以下。中央管理計(jì)算機(jī)要設(shè)置UPS不間斷供電設(shè)備，容量主要涉及建筑設(shè)備自動(dòng)化內(nèi)的用電設(shè)備總和，需要時(shí)可擴(kuò)大容量。此外，中央控制室應(yīng)盡可能靠近控制負(fù)荷中心，離電梯機(jī)房、水泵房、變電所20m以上。室內(nèi)控制的操作臺(tái)需設(shè)置2m距離，在設(shè)置臺(tái)離墻布過程中在后臺(tái)要留2m以上的檢修距離，且做好陽光直射的防護(hù)措施。中央控制室需選擇抗靜電架空活動(dòng)地板，高度保持在25m以上。

二是電氣監(jiān)控系統(tǒng)

電氣監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及多發(fā)故障，一旦發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)切斷工作，避免擴(kuò)大故障的影響范圍。電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要包括測(cè)量參數(shù)、分析邏輯、執(zhí)行程序等。測(cè)量主要是通過保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行及把獲取的參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，使監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)處理好測(cè)量參數(shù)后從不同角度顯示出來，再對(duì)比分析檢測(cè)參數(shù)及整定值，如此就能得到實(shí)時(shí)掌握保護(hù)設(shè)備運(yùn)行情況的作用。在電氣系統(tǒng)或被保護(hù)設(shè)備經(jīng)邏輯判斷出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)需立即給執(zhí)行元件傳達(dá)輸出保護(hù)信號(hào)，以保護(hù)裝置動(dòng)作，執(zhí)行部分把邏輯信號(hào)放大后參照相關(guān)的指令信號(hào)來控制任務(wù)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)主要涉及電流、電壓、功率、頻率、相位、電量等，而數(shù)據(jù)信號(hào)、測(cè)量方式、儀表形式、控制對(duì)象缺少專業(yè)水準(zhǔn)，尤其是執(zhí)行部分主要是以接觸器、電磁機(jī)構(gòu)、繼電器作為主要結(jié)構(gòu)。電氣監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)物理量參數(shù)監(jiān)控廣、人工操作少，因此須對(duì)系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)裝置。

三是電氣接地系統(tǒng)

現(xiàn)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(tǒng)是三相五線制，即三根火線和一根中性線、一根接地保護(hù)線。該系統(tǒng)特點(diǎn)如下：中性線與保護(hù)接地線共同在所屬變壓器中性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)接地，此外二者無電氣連接；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。2）TN—C—S電氣接地系統(tǒng)由TN—C系統(tǒng)及TN—S系統(tǒng)兩部分構(gòu)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。因使用TN—C—S系統(tǒng)能降低設(shè)備對(duì)地電壓，卻不能徹底消除，對(duì)地電壓大小受負(fù)載平衡等因素影響，因此需在進(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)不僅能提高設(shè)備及人員的安全性，且節(jié)省成本，兼顧安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。但若三相負(fù)載不平衡，樓宇內(nèi)有電力變壓器時(shí)應(yīng)選擇TN—S系統(tǒng)。

四是電氣保護(hù)

現(xiàn)代建筑中的電氣保護(hù)主要包括如下內(nèi)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(nèi)有眾多計(jì)算機(jī)及多媒體等大型設(shè)備，其要求電流穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，以滿足大量信息的傳輸、能量轉(zhuǎn)化等要求。常采用較大截面的絕緣銅線做引線，將電子設(shè)備直流電接地，并與基準(zhǔn)點(diǎn)相連接。變流電工作接地主要是將變壓器中性點(diǎn)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(tǒng)混接。2）屏蔽接地與防靜電接地?，F(xiàn)代建筑中屏蔽接地是防電磁干擾的最佳保護(hù)措施。防靜電接地是指將可能產(chǎn)生靜電的物體（非絕緣體）或帶有靜電的物體通過導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成電氣回路。在干燥潔凈的房間內(nèi)，人的走步、移動(dòng)設(shè)備，各自的摩擦都會(huì)產(chǎn)生大的靜電，故防靜電干擾也不可少。3）防雷保護(hù)接地。即對(duì)建筑中的電子設(shè)備、線路等做防雷保護(hù)接地，并以此為基礎(chǔ)建立嚴(yán)密的防雷結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代建筑應(yīng)按照Ⅰ級(jí)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)防雷保護(hù)措施，使用25mm×4mm鍍錫扁鋼構(gòu)成的10m×10m網(wǎng)格作避雷帶及針帶組合接閃器，使圈梁鋼筋、外墻金屬構(gòu)件等設(shè)施與防雷系統(tǒng)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(dòng)化在某智能建筑中的應(yīng)用實(shí)例

某公司大樓的計(jì)算機(jī)機(jī)房正進(jìn)行裝修，設(shè)計(jì)施工人員采用的是單點(diǎn)接地連接方式。施工人員從計(jì)算機(jī)機(jī)房引出一根VV235mm2的單芯電纜，令其經(jīng)過地下穿至室外30m處，并將其做一組接地電阻為4Ω的閉環(huán)式邏輯接地電極。該連接方式既花費(fèi)大量人力物力，且計(jì)算機(jī)不能正常工作。事實(shí)上，在對(duì)計(jì)算機(jī)接地時(shí)，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(hù)接地，而在智能建筑這種特殊環(huán)境中，應(yīng)采用聯(lián)合接地方式。首先因?yàn)樵谥悄芙ㄖ校捎寐?lián)合接地可將建筑自身的基礎(chǔ)鋼筋及結(jié)構(gòu)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(gè)聯(lián)合接地系統(tǒng)后，可避免不同系統(tǒng)間的電位差引起的相互干擾。當(dāng)智能建筑物中采用等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié)和星形等電位聯(lián)結(jié)后，利用鋼筋做接地裝置，其接地電阻將小于0.4歐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算機(jī)直流接地的電阻，也符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在該建筑物機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行局部電位聯(lián)結(jié)和聯(lián)合接地后，計(jì)算機(jī)運(yùn)行良好。

參考文獻(xiàn)：

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