浅谈电气自动化在智能建筑中的应用

李萌 樊有智 陈明

摘 要：随着电气自动化发展、它可提高运行的经济性、提高劳动生产率、改善劳动条件等作用，把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能增强人类认识世界和改造世界的能力。所以，电气自动化在智能建筑中的应用，这将是建筑行业的发展的新方向。

关键词：电气自动化；智能建筑；应用

一、电气自动化的概念和优点

电气自动化是研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子与计算机等领域的一门科学。在我国解放后便开始对电气自动化进行深入研究，并且开始设立本科专业。进入新世纪随着电力电子技术、微电子技术的迅猛发展。使其发展日趋多元化。尤其是结合了目前嵌入式、网络、通信等技术后，电气自动化已出现在我们身边的各个领域。

电气自动化的优点包括：1、优化供配电设计，促进电能合理利用。应能保证电气设备对于控制方式的要求，保证电气设备能发挥最大的作用，保证运行的稳定性和可靠性；2、提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗。要满足建筑对运行要求的制定和维护其安全运行的前提下，尽力减少成本，最大程度的降低和减少各种消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电力设备的是利用率，减少电能的直接或间接损耗；3、合理调整负荷，提高设备利用率。在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数，在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

二、电气接地

在电气自动化应用中，电气接地占有极为重要的地位，接地系统关系整个供配电系统的稳定性与可靠性，是保障系统安全的基础。随着智能化建筑的发展，电气自动化给建筑接地系统带来了新的改变。目前主要有TN—S、TN—C和TN—c—S三种电气接地系统。

TN—s电气接地系统是三相五线制，分别是三根火线和一根中性线、一根接地保护线。该系统具有以下特点：中性线与保护接地线共同在所属变压器中性点实现接地，除此之外二者没有电气连接；中性线带电，保护接地线不带电；中性线与保护接地线均重复接地；TN—S电气接地系统具备安全的基准电位，安全可靠。

TN—C电气接地系统是三相四线制，分别是三根火线和一根保护中性线，其中性线与保护接地线合一，多用于较早的低压配电系统。由于该系统是三相四线制，中性线只有在三相负载平衡时才不带电，而智能化建筑中单项负荷较大，其三相负荷一般是不均衡的，中性线中通常有随机电流。除此之外智能化楼字中荧光灯使用量大，由此产生的三次谐波加大了中性线的电流量，中性线如果连接设备外壳可能导致电击事故或是火灾事故。因此，使用TN—c电气接地系统时必须对电子设备安设直流、交流工作、安全保护和防雷保护接地。与此同时，考虑到智能化建筑中的大量的精密电子仪器设备容易受到电磁波干扰，程控交换机房、消防报警监控室、计算机房等均有防静电要求，因而在设计智能化建筑以及施工、安装过程中需要考虑屏蔽、防静电接地的要求。

TN—C—S电气接地系统由TN—C系统和TN—S系统两部分组成，其中TN—C系统用于进户之前，TN—S系统用于进户 之后，二者分界面处于中性线与保护接地线相连处。由于使用TN—C—S系统能够降低设备对地电压，却不能彻底消除，对地电压大小受负载平衡等因素影响，因此需要在进户处布置重复接地，并控制负载平衡情况。组合使用TN—c和TN—s系统不仅提高了设备和人员的安全性，还节省了建设成本，兼顾安全性、稳定性和经济性。但如果三相负载不平衡，建筑内有电力变压器时应选择TN—S系统。

三、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非常多，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。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成生命危险。我们知道：在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比，即，接地电阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻要比接地电阻大数百倍，经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流过人体的电流几乎等于零。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地上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且降低它的接地电阻，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、屏蔽接地与防静电接地

屏蔽与防静电接地分别指的是用保护、接地线连接设备外壳、屏蔽管路两端、室内的多个部位，用导静电体连接带静电或可能产生静电的物体与大地，以避免设备、导线、室内受到电磁干扰，消除静电。由于人员在房间内走动或是移动设备等行为都可能产生大量静电，如果接地不好不仅会对电子设备产生干扰，还可能损坏设备芯片，甚至引发一些安全事故，因此防静电接地需要将所有可能产生或带静电的设备外壳和设施与保护接地线可靠连接，并使接地电阻尽量降低。

五、防雷接地

智能化建筑內有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统、火灾报警及消防联动控制系统、楼宇自动化系统、保安监控系统、办公自动化系统、闭路电视系统以及他们相应的布线系统。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高、最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此，智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密、完整的防雷结构。智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25×4（mm）镀锌扁钢在屋顶组成≤10×10（m）的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋、圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。

六、结语

随着智能化和信息化的逐步发展，电气自动化涉及的产业和领域也将更多，技术更新更快，更加复杂，我们应当不断吸收高新技术的营养，开创智能建筑的电气自动化发展新局面。

参考文献：

[1]张振华.创新——电气自动化深化改革的灵魂[J].科技与生活，2010，14.

[2]朱甫泉.论电气技术与智能建筑[J].建筑电气，2005.4.

[3]刘胜荣，史美芳，姜圣天.防雷技术在智能建筑中的应用[J].智能建筑电气技术，2008.3.