淺談高層建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/鄧婷婷　西安市建筑設(shè)計(jì)研究院　陜西西安　710054

淺談高層建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/鄧婷婷西安市建筑設(shè)計(jì)研究院陜西西安710054

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)越來(lái)越多地被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，建筑工程中的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)的工作，其作為高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的典型代表，涉及了電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制、電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)，電氣自動(dòng)化在完善高層建筑功能、滿足用戶需求的同時(shí)，也對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了很高的要求。

高層建筑；電氣自動(dòng)化；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

近年來(lái)，我國(guó)在建筑領(lǐng)域取得了突破性的發(fā)展，在電氣設(shè)計(jì)方面更注重自動(dòng)化與智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們?cè)谠O(shè)計(jì)方面還略顯一定的滯后性特征，究其原因在于高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中未做好自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析，制約電氣自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高。因此，對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的分析對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1、高層建筑電氣自動(dòng)化概述

高層建筑電氣自動(dòng)化是通過(guò)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電氣設(shè)備的管理與控制，并根據(jù)外界環(huán)境條件、實(shí)際負(fù)載等情況對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)高層建筑電氣自動(dòng)化必不可少的就是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)具有自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)管理等功能，自動(dòng)監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)對(duì)各電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)并處理各種意外情況；還可對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行自動(dòng)診斷并發(fā)出警報(bào)，對(duì)故障信息進(jìn)行自動(dòng)記錄，控制安全隱患，提高高層建筑的整體安全性；另外自動(dòng)化系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，并對(duì)水、電、氣等能源進(jìn)行自動(dòng)化管理。

在進(jìn)行高層建筑的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循提高建筑電氣設(shè)備使用性能、成本控制、節(jié)能減排的原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中一般無(wú)需考慮電氣維護(hù)設(shè)施構(gòu)建、二次回路信號(hào)聚集等情況，因?yàn)楝F(xiàn)代的變配電設(shè)施一般都引入了相關(guān)的控制、輔助操作設(shè)備及監(jiān)視系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)一次策劃完成電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，并引入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的自我監(jiān)控，最后進(jìn)行電氣裝置的安裝及電線連接、鋪設(shè)工作。

2、高層建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 中央控制系統(tǒng)

中央控制室作為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主要組成部分可由變配電直接引出回路供電，其內(nèi)部設(shè)有專用的配電盤，負(fù)荷等級(jí)也屬于最高級(jí)別，一般情況下，供電電源電壓不會(huì)超出 10%的范圍，頻率上下浮動(dòng)不超過(guò)1Hz，波形失真率一般在20% 以內(nèi)。中央管理計(jì)算機(jī)應(yīng)配有不間斷電源（UPS），供電設(shè)備容量應(yīng)為高層建筑設(shè)備自動(dòng)化內(nèi)的用電設(shè)備的總和，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，但電源供電時(shí)間不能小于30min。在設(shè)計(jì)中央控制系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)把握好各設(shè)備之間的距離，高層建筑中的機(jī)房、電梯及水泵房與中央控制系統(tǒng)的距離應(yīng)控制在20 米以上，在布置操作臺(tái)時(shí)應(yīng)預(yù)留出不小于2米的距離，以方便后期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)修理，同時(shí)做好防陽(yáng)光直射工作。在中央控制室內(nèi)設(shè)置防靜電架空活動(dòng)地板，設(shè)置的高度不應(yīng)低于25 米，防靜電架空活動(dòng)底板可保障中央控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求，在掌握實(shí)際情況的前提下合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮各方面因素，選擇好控制室的位置，盡量將控制室設(shè)在安全區(qū)域內(nèi)，選擇接近現(xiàn)場(chǎng)和方便操作的位置；另外控制室的面積、控制室的采光照明、空調(diào)、采暖、進(jìn)線方式、供電及安全保護(hù)等都需要進(jìn)行仔細(xì)的分析，合理布置。

2.2 節(jié)能系統(tǒng)

高層建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到墻體節(jié)能系統(tǒng)、門窗節(jié)能系統(tǒng)、水系統(tǒng)、雨水收集利用、可再生能源利用、自然通風(fēng)利用等諸多方面的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)節(jié)能系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)降低建筑能耗、資源有效利用的目的。節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)中門窗的設(shè)計(jì)可采用節(jié)能材料或采取一些節(jié)能措施，來(lái)降低建筑室內(nèi)的能耗，另外通過(guò)采用節(jié)水設(shè)備及回收用水系統(tǒng)來(lái)提高水資源的綜合利用率。利用自然通風(fēng)改善室內(nèi)空氣環(huán)境，減少空調(diào)的使用，降低建筑的能源損耗。

2.3 電氣監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)電氣監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，做出響應(yīng)。高層建筑中的電氣監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控參數(shù)、分析邏輯、執(zhí)行程序等部分組成，電氣監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行主要分為以下幾步，首先通過(guò)保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行及把獲取到的參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)完成測(cè)量，然后將得到的測(cè)量參數(shù)與整定值進(jìn)行對(duì)比分析，以便掌握保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。另外由于電氣監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、監(jiān)控的物理量參數(shù)較多，所以需設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)設(shè)備，以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4 電氣接地

電氣接地對(duì)于電氣保護(hù)至關(guān)重要，目前高層建筑中的電氣接地方式主要分為TN-S 系統(tǒng)和TNC-S 系統(tǒng)兩種，其中TN-S 系統(tǒng)多用于高層建筑中的獨(dú)立變配電所，該接地系統(tǒng)由一個(gè)三相四線和PE 線組成，PE 線與中性線N在變壓器的中性點(diǎn)處共同接地，且不存在任何的電氣連接，基準(zhǔn)電位安全可靠。單相設(shè)備較多的高層建筑中，設(shè)備負(fù)荷相對(duì)較大，中性線N 中多存在不平衡電流；TNC-S 系統(tǒng)由TN-C系統(tǒng)和TN-S 系統(tǒng)兩部分組成，在供電由區(qū)域變電所引來(lái)的高層建筑中，該系統(tǒng)應(yīng)用普遍，系統(tǒng)中的兩個(gè)接地系統(tǒng)在中性線N 與PE線的連接點(diǎn)處分離開來(lái)，進(jìn)戶前為TN-C 系統(tǒng)，進(jìn)戶后為TN-S 系統(tǒng)。除了這兩種接地系統(tǒng)外，還應(yīng)做好電氣保護(hù)工作。

2.4.1 工作接地

工作接地中的變壓器一般采用中性線接地或中性點(diǎn)接地，中性線N 一般采用通信絕緣線；在箱柜中設(shè)置輔助等電位的接線端子，避免混接及將接線端子暴露在外。中性點(diǎn)接地的接地方式在高壓系統(tǒng)及低壓系統(tǒng)中均適用，高壓系統(tǒng)中，中心點(diǎn)接地可完全消除單相電弧的接地電壓，準(zhǔn)確地進(jìn)行繼電保護(hù)接地方式；低壓系統(tǒng)中，中性點(diǎn)接地避免了零序電壓的轉(zhuǎn)移，保證了三相電壓的平衡。

2.4.2 直流接地

高層建筑中電子設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行主要是通過(guò)微電流及互聯(lián)網(wǎng)快速實(shí)現(xiàn)的，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，應(yīng)提高基準(zhǔn)電位的穩(wěn)定性，增大絕緣銅芯線的截面面積，將絕緣銅芯線分別于基準(zhǔn)電位連接，對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行直流接地。

2.4.3 安全保護(hù)接地

高層建筑中所采取的安全保護(hù)接地措施是用PE 線將用電設(shè)備和設(shè)備周圍的金屬構(gòu)件連接起來(lái)，保持一定的金屬連接狀態(tài)，以達(dá)到安全保護(hù)的目的。此外通過(guò)安全保護(hù)接地可降低接地電阻，保障建筑內(nèi)工作人員的生命安全，保證電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.4.4 防靜電接地和屏蔽接地

防靜電接地是將帶有靜電?；蚩赡墚a(chǎn)生靜電的物體通過(guò)導(dǎo)體與大地相連接，以形成電氣回路，防止靜電干擾；導(dǎo)線屏蔽接地應(yīng)保證PE 線與管路兩端連接可靠，室內(nèi)屏蔽接地應(yīng)保證PE 線與多點(diǎn)之間連接可靠，通過(guò)屏蔽接地可避免電磁對(duì)電氣設(shè)備的干擾。

2.4.5 防雷接地

高層建筑中的電氣設(shè)備一旦遭受雷擊，將會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p壞，影響建筑電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為此應(yīng)做好防雷接地工作，在保證所有功能接地的基礎(chǔ)上建設(shè)完整的防雷系統(tǒng)，可采用避雷器、避雷針等防雷設(shè)備，在建筑屋頂設(shè)置避雷針網(wǎng)格，使之與屋頂金屬構(gòu)件和建筑中的鋼筋進(jìn)行電氣連接，多層次、全方位地對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)是高層建筑質(zhì)量進(jìn)一步提高的關(guān)鍵所在。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)正視電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與功能，從中央控制系統(tǒng)、電氣接地設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)以及電氣保護(hù)設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，保證高層建筑為群眾提供更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。

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