淺談高層建筑電氣自動化設計要點

文/鄧婷婷　西安市建筑設計研究院　陜西西安　710054

淺談高層建筑電氣自動化設計要點

文/鄧婷婷西安市建筑設計研究院陜西西安710054

隨著科學技術的不斷發展，電氣自動化設計越來越多地被應用于各個領域，建筑工程中的電氣自動化設計是一項復雜系統的工作，其作為高層建筑電氣設計中的典型代表，涉及了電力電子技術、自動控制、電子計算機應用等多項技術，電氣自動化在完善高層建筑功能、滿足用戶需求的同時，也對設計人員提出了很高的要求。

高層建筑；電氣自動化；設計要點

近年來，我國在建筑領域取得了突破性的發展，在電氣設計方面更注重自動化與智能化目標的實現，但與發達國家相比，我們在設計方面還略顯一定的滯后性特征，究其原因在于高層建筑設計過程中未做好自動化設計要點的分析，制約電氣自動化水平的進一步提高。因此，對電氣自動化設計的分析對推動建筑行業的發展具有十分重要的意義。

1、高層建筑電氣自動化概述

高層建筑電氣自動化是通過電氣自動化系統實現對各個電氣設備的管理與控制，并根據外界環境條件、實際負載等情況對電氣設備進行調節。實現高層建筑電氣自動化必不可少的就是電氣自動化系統，電氣自動化系統具有自動監控、自動調節、自動管理等功能，自動監控可實現對各電氣設備運行狀態的實時監控，監測并處理各種意外情況；還可對設備故障進行自動診斷并發出警報，對故障信息進行自動記錄，控制安全隱患，提高高層建筑的整體安全性；另外自動化系統還可實現數據信息的共享，并對水、電、氣等能源進行自動化管理。

在進行高層建筑的電氣自動化設計時，應遵循提高建筑電氣設備使用性能、成本控制、節能減排的原則，在實際設計過程中一般無需考慮電氣維護設施構建、二次回路信號聚集等情況，因為現代的變配電設施一般都引入了相關的控制、輔助操作設備及監視系統。根據相關規范標準一次策劃完成電氣自動化設計，并引入計算機管理系統，實現整個系統設備的自我監控，最后進行電氣裝置的安裝及電線連接、鋪設工作。

2、高層建筑電氣自動化設計要點

2.1 中央控制系統

中央控制室作為電氣自動化系統的主要組成部分可由變配電直接引出回路供電，其內部設有專用的配電盤，負荷等級也屬于最高級別，一般情況下，供電電源電壓不會超出 10%的范圍，頻率上下浮動不超過1Hz，波形失真率一般在20% 以內。中央管理計算機應配有不間斷電源（UPS），供電設備容量應為高層建筑設備自動化內的用電設備的總和，在設計時應根據實際情況進行設置，但電源供電時間不能小于30min。在設計中央控制系統的過程中，應把握好各設備之間的距離，高層建筑中的機房、電梯及水泵房與中央控制系統的距離應控制在20 米以上，在布置操作臺時應預留出不小于2米的距離，以方便后期對設備進行維護修理，同時做好防陽光直射工作。在中央控制室內設置防靜電架空活動地板，設置的高度不應低于25 米，防靜電架空活動底板可保障中央控制系統的穩定運行。

在實際設計過程中，設計人員應結合設計要求，在掌握實際情況的前提下合理進行設計，在設計過程中應充分考慮各方面因素，選擇好控制室的位置，盡量將控制室設在安全區域內，選擇接近現場和方便操作的位置；另外控制室的面積、控制室的采光照明、空調、采暖、進線方式、供電及安全保護等都需要進行仔細的分析，合理布置。

2.2 節能系統

高層建筑電氣自動化設計中的節能系統設計涉及到墻體節能系統、門窗節能系統、水系統、雨水收集利用、可再生能源利用、自然通風利用等諸多方面的設計，通過對節能系統的自動化設計，可實現降低建筑能耗、資源有效利用的目的。節能系統設計中門窗的設計可采用節能材料或采取一些節能措施，來降低建筑室內的能耗，另外通過采用節水設備及回收用水系統來提高水資源的綜合利用率。利用自然通風改善室內空氣環境，減少空調的使用，降低建筑的能源損耗。

2.3 電氣監控系統

通過電氣監控系統的自動化設計可實現對設備運行狀態的實時監控，并及時發現設備故障，做出響應。高層建筑中的電氣監控系統主要由監控參數、分析邏輯、執行程序等部分組成，電氣監控系統的運行主要分為以下幾步，首先通過保護設備的正常運行及把獲取到的參數傳輸到監控系統完成測量，然后將得到的測量參數與整定值進行對比分析，以便掌握保護設備的運行狀態。另外由于電氣監控系統自動化程度高、監控的物理量參數較多，所以需設置獨立的保護設備，以保障系統的正常運行。

2.4 電氣接地

電氣接地對于電氣保護至關重要，目前高層建筑中的電氣接地方式主要分為TN-S 系統和TNC-S 系統兩種，其中TN-S 系統多用于高層建筑中的獨立變配電所，該接地系統由一個三相四線和PE 線組成，PE 線與中性線N在變壓器的中性點處共同接地，且不存在任何的電氣連接，基準電位安全可靠。單相設備較多的高層建筑中，設備負荷相對較大，中性線N 中多存在不平衡電流；TNC-S 系統由TN-C系統和TN-S 系統兩部分組成，在供電由區域變電所引來的高層建筑中，該系統應用普遍，系統中的兩個接地系統在中性線N 與PE線的連接點處分離開來，進戶前為TN-C 系統，進戶后為TN-S 系統。除了這兩種接地系統外，還應做好電氣保護工作。

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接地，中性線N 一般采用通信絕緣線；在箱柜中設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。中性點接地的接地方式在高壓系統及低壓系統中均適用，高壓系統中，中心點接地可完全消除單相電弧的接地電壓，準確地進行繼電保護接地方式；低壓系統中，中性點接地避免了零序電壓的轉移，保證了三相電壓的平衡。

2.4.2 直流接地

高層建筑中電子設備的自動化運行主要是通過微電流及互聯網快速實現的，為保證設備的正常運行，應提高基準電位的穩定性，增大絕緣銅芯線的截面面積，將絕緣銅芯線分別于基準電位連接，對電子設備進行直流接地。

2.4.3 安全保護接地

高層建筑中所采取的安全保護接地措施是用PE 線將用電設備和設備周圍的金屬構件連接起來，保持一定的金屬連接狀態，以達到安全保護的目的。此外通過安全保護接地可降低接地電阻，保障建筑內工作人員的生命安全，保證電氣系統的正常運行。

2.4.4 防靜電接地和屏蔽接地

防靜電接地是將帶有靜電海或可能產生靜電的物體通過導體與大地相連接，以形成電氣回路，防止靜電干擾；導線屏蔽接地應保證PE 線與管路兩端連接可靠，室內屏蔽接地應保證PE 線與多點之間連接可靠，通過屏蔽接地可避免電磁對電氣設備的干擾。

2.4.5 防雷接地

高層建筑中的電氣設備一旦遭受雷擊，將會受到嚴重損壞，影響建筑電氣系統的正常運行，為此應做好防雷接地工作，在保證所有功能接地的基礎上建設完整的防雷系統，可采用避雷器、避雷針等防雷設備，在建筑屋頂設置避雷針網格，使之與屋頂金屬構件和建筑中的鋼筋進行電氣連接，多層次、全方位地對建筑設備進行防雷保護。

結語：

綜上所述，電氣自動化設計是高層建筑質量進一步提高的關鍵所在。實際設計過程中應正視電氣自動化設計的基本內容與功能，從中央控制系統、電氣接地設計、監控系統以及電氣保護設計等方面實現自動化設計目標，保證高層建筑為群眾提供更優質的環境。

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