电气自动化在现代建筑中的应用探讨

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[摘 要]文章简述了电气自动化在现代建筑中的工作原理及技术特点和优势，并结合工程实例分析了电气自动化在现代建筑中的应用。

[关键词]电气自动化在 现代建筑

中图分类号：X980 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0148-01

随着科学技术突飞猛进的发展，大大地改变了我们的生活方式和生产方式。近几年，我国的建筑行业也取得了突飞猛进，再加上人们生活水平的大幅度提高，人们对建筑的基础设施、居住舒适程度以及信息沟通的便捷程度都提出了新的要求，而传统的电气技术不仅无法满足居民对现代化居住环境的要求，而且也阻碍了建筑智能化的全方位发展。基于此，以电气自动化为技术支撑的智能建筑得到了飞跃发展，成为楼宇自控系统不可或缺的基本环节。因此有必要对现代建筑的电气自动化进行研究，以保证电气自动化更好地在我国的现代建筑中被广泛的应用。

一、高层建筑电气自动化概述

（一）工作原理

作为一种智能控制系统，高层建筑的电气自动化系统由负责中央监控的计算机、现场控制器、主控制器、传感器和执行装置等组成，通常分为四级控制：第一级的控制为中央监控计算机。主控制器负责一二级网络之间的连接，是第二级的控制装置。现场控制器连接在二级网络之上，负责对设备进行现场控制，是第三季的控制装置。第四级控制装置为各个设备上的传感器和执行装置，以保证控制系统的独立工作能力。

（二）特点与技术优势

（1）实现了设备与系统全工作流程内的高效监控。在结构复杂的大型建筑中，电气系统组件繁多、结构复杂、功能多样，传统运行方式常常留下管理盲区，导致故障的发生。而现代自动化技术则通过“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，以实现对整个系统高效、实时、不间断的控制和管理。

（2）联动性的提高。电气自动化技术将建筑中配电、照明、消防、空调等系统连接为一个整体，大大提高了其联动效果，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（火灾、水管爆裂等）系统的自动识别、判断，及时实现预设的应急处理方案，开启紧急照明系统、调整水压或开放喷淋灭火系统等，实现子系统闻的配置与互动。

（3）安全性强。由于电气系统固有的危险性，设备故障、操作失误以及环境变化等因素都可能导致系统产生严重的安全风险。而自动化控制有利于系统对异常情况及时做出出反应，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，以便为后期优化的决策提供信息支持。

二、电气自动化在现代建筑中的应用

（一）中央控制室

建设高层建筑的时候，中央控制室是中心枢纽。作为电气自动化控制系统的主体部分，中央控制室的作用是通过变配电，直接实现回路供电的应用。在电气自动化设计中，从中央控制室出发，向各个子系统辐射控制，所以在设计时应优先给予满足。在高层建筑中央控制室设计中，需要为其配备专用的配电盘，且其负荷等级应在最高级别之上。中央控制室供电电压波动上下不超过10%，频率变化保持在1Hz以内，波形失真率20%为最好。

（二）电气监控系统

电气监控系统的主要功能是对设备的运行状态及多发故障进行监控。在发生故障时能够及时中断工作，从而避免扩大故障的影响范围。电气监控系统与自动化系统的组成部分基本一致，主要包括测控参数、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以及把获取到的参数传输到监控系统，使监控系统对测量参数进行处理后从不同角度显示出来，然后对检测参数及整定值实施对比分析，这样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故障时，监控系统需要立即把输出保护信号传达给执行元件，以起到使保护装置动作的作用，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到电流、电压、功率、频率、相位、电量等，而数据信号、测量方式、仪表形式则要根据控制对象进行确定，其执行部分主要是接触器、电磁机构、继电器作为主要结构由于电气监控系统对物理量参数监控广，自动化程度高，人工操作较少，所以还必须对系统设置独立的保护装置。

（三）电气保护

（1）交流工作接地：在智能化建筑中，有大龄的通讯设备、计算机以及多种自动化设施。这些设施在进行信息的输入、输出、传输以及信号放大、能量转换、动作逻辑等一系列动作中，都是通过微电流或微电位快速进行的，并且所有的设备是需要通过网络进行工作的。为了提高其工作的稳定性和准确性，需要一个稳定的电源进行供电，还需要比较稳定持续的基准电位。因此，可以选用截面较大的绝缘铜芯，一段与基准电位进行连接，一端直流接地。一定要注意不能连接PE线，更不能连接N线。

（2）安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。在现代建筑内，要求安全保护接地的设备很多，有强电设备、弱电设备以及一些非带电导电设备与构件，均必须采取安全保护接地措施，当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所有产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地去碰触设备的外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。加装保护接地装置并降低它的接地电阻，不仅是保障智能建筑电气系统安全、有效运行的有效措施，也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。

（四）防雷接地

智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如火灾报警及消防联动控制系统、通信自动化系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统等，以及它们相应的布线系统。这些电子设备防雷的保护，需要要求极高，不管是任何雷电击打方式，都会使得设备受到严重的损伤，所以整个楼宇的防雷安装要以完善的接地系统为坚实的基础，并且建立安全周密的避雷结构体系。对于楼宇的防雷级别，应选择最高的一级来设计并实施，在用楼体顶部用避雷针和镀锌扁钢组成避雷网，让整栋大楼处于完善的保护之下，没有任何死角。不仅把楼宇的安全性提高还能防止外来的电磁干扰，严密保护大楼内的电子、机电设备。

三、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

[1]葛荻.电气自动化在智能建筑中的应用分析【J】.中国科技信息，2013（2）.

[2]邹香娟.浅谈电气自动化在建筑工程中的应用【J】.商品与质量：学术观察，2013（8）.