淺談電氣自動化在樓宇自控系統(tǒng)中的應用

楊云飛　李祥雨　蔡潤果

【摘要】電氣自動化技術在現(xiàn)代建筑中應用廣泛，就此技術中的保護與接地闡述了自已的看法與觀點，不當之處敬請同行批評指正。

【關鍵詞】電氣自動化；建筑；應用樓宇

自控系統(tǒng)是建筑設備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。建筑設備主要是指為建筑服務的、那些提供人們基本生存環(huán)境(風、水、電)所需的大量機電設備，如暖通空調(diào)設備、照明設備、變配電設備以及給排水設備等，通過實現(xiàn)建筑設備自動化控制，以達到合理利用設備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設備安全運行之目的。在樓宇自控系統(tǒng)中，電氣自動化系統(tǒng)設計占有重要的地位，在此，僅就電氣自動化中的電氣接地和電氣保護兩方面技術談一下自已的觀點和看法。

1.電氣接地的方式

電氣接地在建筑物供配電設計中，接地系統(tǒng)設計占有重要的地位，因為它關系到供電系統(tǒng)的可靠性，安全性。尤其近年來，大量的智能化樓宇的出現(xiàn)對接地系統(tǒng)設計提出了許多新的內(nèi)容。目前的電氣接地主要有以下兩種方式：

1.1 TN-S系統(tǒng)

TN-S是一個三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。通常建筑物內(nèi)設有獨立變配電所時進線采用該系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)的特點是，中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有任何的電氣連接。中性線N是帶電的，而PE線不帶電。該接地系統(tǒng)完全具備安全和可靠的基準電位。只要象TN-C-S接地系統(tǒng)，采取同樣的技術措施，TN-S系統(tǒng)可以用作智能建筑物的接地系統(tǒng)。如果計算機等電子設備沒有特殊的要求時，一般都采用這種接地系統(tǒng)。在智能建筑里，單相用電設備較多，單相負荷比重較大，三相負荷通常是不平衡的，因此在中性線N中帶有隨機電流。另外，由于大量采用熒光燈照明，其所產(chǎn)生的三次諧波疊加在N線上，加大了N線上的電流量，如果將N線接到設備外殼上，會造成電擊或火災事故；如果在TN－S系統(tǒng)中將N線與PE線連在一起再接到設備外殼上，那么危險更大，凡是接到PE線上的設備，外殼均帶電；會擴大電擊事故的范圍；如果將N線、PE線、直流接地線均接在一起除會發(fā)生上述的危險外，電子設備將會受到干擾而無法工作。因此智能建筑應設置電子設備的直流接地，交流工作接地，安全保護接地，及普通建筑也應具備的防雷保護接地。

1.2 TN-C-S系統(tǒng)

TN-C-S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成，第一部分是TN-C系統(tǒng)，第二部分是TN-S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點。該系統(tǒng)一般用在建筑物的供電由區(qū)域變電所引來的場所，進戶之前采用TN-C系統(tǒng)，進戶處做重復接地，進戶后變成TN-S系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)前面已做分析。TN-S系統(tǒng)的特點是：中性線N與保護接地線PE在進戶時共同接地后，不能再有任何電氣連接。該系統(tǒng)中，中性線N常會帶電，保護接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設備外殼及金屬構件在系統(tǒng)正常運行時,始終不會帶電，因此TN-S接地系統(tǒng)明顯提高了人及物的安全性。同時只要我們采取接地引線,各自都從接地體一點引出,及選擇正確的接地電阻值使電子設備共同獲得一個等電位基準點等措施,因此TN-C-S系統(tǒng)可以作為智能型建筑物的一種接地系統(tǒng)。

2.電氣保護

2.1交流工作接地

工作接地主要指的是變壓器中性點或中性線（N線）接地。N線必須用銅芯絕緣線。必須注意，該接線端子不能外露；不能與其它接地系統(tǒng)，如直流接地，屏蔽接地，防靜電接地等混接；也不能與PE線連接。在高壓系統(tǒng)里，采用中性點接地方式可使接地繼電保護準確動作并消除單相電弧接地過電壓。

2.2安全保護接地

安全保護接地就是將電氣設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)的用電設備以及設備附近的一些金屬構件，用PE線連接起來，但嚴禁將PE線與N線連接。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，所以設備外殼對大地的電壓是不高的。人站在大地上去碰觸設備的外殼時，人體所承受的電壓很低，不會有危險。加裝保護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)設備及人身安全的必要手段。

2.3屏蔽接地與防靜電接地

在現(xiàn)代建筑中，屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳保護方法?？蓪⒃O備外殼與PE線連接；導線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接；室內(nèi)屏蔽也應多點與PE線可靠連接。防靜電干擾也很重要。在潔凈、干燥的房間內(nèi)，人的走步、移動設備，各自磨擦均會產(chǎn)生大量靜電。例如在相對濕度10~20％的環(huán)境中人的走步可以積聚3.5萬伏的靜電電壓、如果沒有良好的接地，不僅僅會產(chǎn)生對電子設備的干擾，甚至會將設備芯片擊壞。將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電的物體（非絕緣體）通過導靜電體與大地構成電氣回路的接地叫防靜電接地。防靜電接地要求在潔靜干燥環(huán)境中，所有設備外殼及室內(nèi)（包括地坪）設施必須均與PE線多點可靠連接。智能建筑的接地裝置的接地電阻越小越好，獨立的防雷保護接地電阻應≤10Ω；獨立的安全保護接地電阻應≤4Ω；獨立的交流工作接地電阻應≤4Ω；獨立的直流工作接地電阻應≤4Ω；防靜電接地電阻一般要求≤100Ω。

2.4直流接地

在一幢智能化樓宇內(nèi)，包含有大量的計算機，通訊設備和帶有電腦的大樓自動化設備。在這些電子設備在進行輸入信息，傳輸信息，轉(zhuǎn)換能量，放大信號，邏輯動作，輸出信息等一系列過程中都是通過微電位或微電流快速進行，且設備之間常要通過互聯(lián)網(wǎng)絡進行工作。因此為了使其準確性高，穩(wěn)定性好，除了需有一個穩(wěn)定的供電電源外，還必須具備一個穩(wěn)定的基準電位?？刹捎幂^大截面的絕緣銅芯線作為引線，一端直接與基準電位連接，另一端供電子設備直流接地。該引線不宜與PE線連接，嚴禁與N線連接。

2.5防雷接地

智能化樓宇內(nèi)有大量的電子設備與布線系統(tǒng)，如通信自動化系統(tǒng)，火災報警及消防聯(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)等，以及他們相應的布線系統(tǒng)。這些電子設備及布線系統(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，反擊都會使電子設備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。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，并建立嚴密，完整的防雷結構。智能建筑多屬于一級負荷，應按一級防雷建筑物的保護措施設計，接閃器采用針帶組合接閃器，避雷帶采用25×4（mm）熱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，外墻面所有金屬構件也應與防雷系統(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)設備，而且還能防止外來的電磁干擾。[科]

【參考文獻】

［１］任杰．電氣自動化技術在電力系統(tǒng)中的運用淺談[J]．科技傳播，2012(06)．

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