建筑电气自动化设计分析

摘要：本文作者从中央控制室、监控系统以及电气保护三大方面，对高层建筑中电气自动化设计进行具体分析与阐述。

关键词：高层建筑；电气自动化；设计要点；分析

Abstract: In this paper, the author analyzes and explains the electrical automation design in the high-rise building, from the central control room, control systems and electrical protection three aspects.

Key words: high-rise building; electrical automation; design key points; analysis

中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

当前高层建筑中已经广泛应用到电气自动化设计。应积极转变设计观念，结合现代化设备的实际应用状况，实现科学、合理、完整的电气自动化设计，把握设计要点，实现节约资源的目标，确保电气设备安全、稳定运行，具有一定现实意义。

1．电气自动化设计的基础和特点

按传统设计制造方式提供的电气设备其控制、保护和计量主要由分立的、机械的、物理的方式和部件来完成, 其相互之间的功能组合构成达到用户要求的配电产品。与其对应的完全由计算机构成的自动化控制系统, 通过软硬件组态达到用户要求的系统控制管理功能。上述两类设备分别由不同类的制造商提供,界限径渭分明,它们由项目设计人员依据标准的现场信号条件和统一的控制管理原则划定互联的明显界面,进行协调连接。电气设计根据用电设备的用电负荷、负荷特点和用电设备的分布情况, 设置高中低压变配电系统。进而根据供电方条件、要求和用电设备要求和特点进行高中低压变配电系统二次计量、保护、控制的设计；根据工艺控制要求和自动化系统要求, 进行配电系统末端的用电设备就地控制设备的设计。

2．中央控制系统

中央控制室主要通过变配电，直接实现回路供电的应用。在高层建筑的中央控制室中，需要配备专用配电盘，且负荷等级在高层建筑最高级别以上。一般情况下，系统的供电电源电压上下浮动不超过10%，频率变化在 1Hz 之内。在中央管理计算机中，配有不间断的 UPS供电设备，其容量需满足高层建筑中

的用电设备总和。另外，应尽量保持中央控制室与控制负荷中心接近，并和变电所、电梯机房、水泵房等保持一定距离。

3．运行监控系统

高层建筑中的电气监控系统，主要作用为监控设备运行情况以及发生故障的可能性。一旦设备出现故障，需及时停止工作，避免故障进一步扩大，影响高层建筑整个电气系统的正常运行。电气监控系统的运行，主要包括以下要点：在系统的测量过程中，通过确保设备正常运行，将运行参数输入到监控系统中，谨慎处理测量参数，并进行显示，将预设值与检测参数进行对比分析，以此掌控系统运行状况。如果电气监控系统经过逻辑判断，发现故障，需将保护信号输出并开启执行元件，以此保设备动作。在程序执行环节，可进一步放大逻辑信号，并参考预设指令信息，完成任务。应该注意的是，在电气监控系统中，需要监控诸多物理量参数，自动化水平较高，需要设置单独的保护装置，以确保设备正常运行。

4．电气保护系统

4.1 交流接地

所谓工作接地，主要强调变压器的中性线接地或者中性点接地。要求 N 线为通信绝缘线。在配电系统中，需使用到辅助等电位的接线端子。并设置在箱柜中。在设置过程中，注意辅助等电位的接线端子不能同其他线路混接，也不得暴露在外。在高压系统中，如果采取中性点的接地方式，可准确进行继电保护接地方式，并将单相电弧的接地过电压完全消除。通过采取中性点接地，可以避免零序电压的转移，确保三相电压保持平衡状态，此时低压系统将保持良好的运行状态。

4.2 安全接地

所谓安全保护接地，主要指电气设备中的不带电金属部分和接地体之间，保持一定金属连接状态。在高层建筑中，安全保护接地主要涉及用电设备和设备周边的金属构件，利用 PE 线相连接。随着高层建筑中电气设计的复杂化，需要安全保护接地的范围非常广，如强电设备、弱电设备、非带电导电设备等。如果设备没有进行安全保护接地，一旦绝缘破坏，外壳可能带电，对人身安全造成威胁。众所周知，在并联电路中，各个之路的电流值和电阻大小为反比例。也就是说，接地电阻量越小，则经过人体的电流就会相应减小，而由于人体内的电阻远远大于接地电阻，而经过人体的电流则远远小于接地体电流。如果接地电阻非常小，则经过人体的电流则可忽略不计。因此，通过设置接地保护，可有效降低接地电阻，一方面确保高层建筑的电气系统运行安全，另一方面也可保护建筑中的设备安全和工作人员安全。

4.3 直流接地

在智能化的高层建筑中，包括各种计算机、自动化设备、通讯设备等。在电子设备中，需要输入信息、转换能量并传输信息，将信号无限放大，完成逻辑动作。在这一工作过程中，系统主要利用微电流或者微电位快速实现，设备之间通过互联网实现工作、因此，为了确保设备正常、稳定、精准运行，除了需要供电电源稳定之外，还应提高基准电位的稳定性。同时应用截面较大的绝缘铜芯线，分别与基准电位连接，并实现电子设备的直流接地。

4.4 静电接地和屏蔽接地

一方面，在高层建筑中，防静电干扰作用非常重要。在干燥、洁净的房间中，人的行走、设备的移动或摩擦等，都会造成静电的产生。因此，将可能带有静电或者产生静电的物体，通过导体作用，和大地之间形成电气回路接地，即防静电接地。应用防静电接地，需要在干燥、干净的环境中，所有室内设施、设备外壳等和 PE 线实现多点连接。另一方面，在现代化高层建筑中，通过采取正确的屏蔽接地方法，可有效避免电磁干扰问题。实现设备外壳和 PE 线的有效连接。在设置导线屏蔽接地时，应实现 PE 线和管路两端的可靠连接。室内屏蔽则应实现 PE线和多点之间的可靠连接。

4.5 防雷接地

在现代化高层建筑中，涉及到大量布线系统、电子设备等，包括火灾报警系统、自动化通信系统、消防联动报警系统以及智能楼宇自动化控制系统、办公自动化系统、保安监控系统以及相关布线方式等。在电子设备或者布线系统中，其耐压等级相对较低，且对抗干扰性能提出较高要求，极易受到雷电打击并造成损坏，严重情况甚至引发事故。无论是采取反击还是串击形式，都可能对电子设备产生一定干扰或损坏。因此，在现代化高层建筑中，应确保所有的功能接地，并奠定在防雷接地系统基础上，形成严谨、科学的防雷系统。由于智能化高层建筑是一级负荷建筑，因此结合一级防雷的保护措施实现电气自动化设计，以针带组合方式设置接闪器，在屋顶组成避雷针网格，实现网格和屋面金属构件的电气连接作用，并与建筑中的柱头钢筋作为电气连接，形成多层次、多角度、全方位的防雷系统，既可减少外来电磁的干扰，也可保护建筑设备。

5．结束语

随着我国社会的飞速发展与完善，再加上高新技术的支持，高层智能楼宇的应用越来越广泛，已成为当前建筑发展的主流所在。所谓智能建筑，主要指通过系统的集成中心，在建筑物中进行综合布线，以此实现自动化的建筑设备、建筑通信以及办公等功能，推动现代化建筑的自动化、信息化发展趋势。

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