智能化中電氣自動化的應(yīng)用解析

程遠柱

摘要：電氣自動化已成為樓宇自控系統(tǒng)不可缺少的基本環(huán)節(jié)。在樓宇自控系統(tǒng)中，電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位。前些年人們提到樓宇自控系統(tǒng)， 指的主要是暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)， 而目前自控系統(tǒng)已涵蓋所有可控的電氣設(shè)備， 電氣自動化已經(jīng)是樓宇自控系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)之一。智能化電氣自動化是研究與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的一門學(xué)科。本文主要論述了電氣自動化在智能化及其設(shè)備在樓宇智能化中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：樓宇智能化;電氣自動化;應(yīng)用

前 ?言

樓宇智能化通常包括建筑自動化、通訊自動化、辦公自動化等多個方面。隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展， 高檔智能化建筑已成為當(dāng)今建筑的主流。樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。建筑設(shè)備主要是指為建筑服務(wù)的、那些提供人們基本生存環(huán)境所需的大量機電設(shè)備， 如暖通空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、變配電設(shè)備以及給排水設(shè)備等， 通過實現(xiàn)建筑設(shè)備自動化控制， 以達到合理利用設(shè)備， 節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運行之目的。

一、電氣自動化控制的特點

現(xiàn)代智能建筑的自動化系統(tǒng)主要指通過高處理能力的現(xiàn)場控制器，對包括樓宇配變電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)，以及通風(fēng)系統(tǒng)和電梯系統(tǒng)等設(shè)備實現(xiàn)集散控制。由于建筑物中電氣系統(tǒng)涉及的學(xué)科眾多、內(nèi)容廣泛，隨著智能建筑發(fā)展需求的升級，現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)已經(jīng)成為了具有重要意義的獨立工種，而《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范（JGJ 16—2008）和《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 （GB 50303— 20O2）等相關(guān)規(guī)范的相繼頒布，也使其在我國逐漸成為了一種與應(yīng)用對象結(jié)合緊密，具有電工學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)以及自動化控制技術(shù)等交叉學(xué)科特征的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

二、電氣接地

在電氣自動化應(yīng)用中， 電氣接地占有極為重要的地位， 接地系統(tǒng)關(guān)系整個供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性， 是保障系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)。隨著樓宇智能化的發(fā)展，電氣自動化給樓宇接地系統(tǒng)帶來了新的改變。目前主要有TN — S 、TN — C 和TN— C — S 三種電氣接地系統(tǒng)。

TN—S電氣接地系統(tǒng)是三相五線制，分別是三根火線和一根中性線、一根接地保護線。該系統(tǒng)具有以下特點：中性線與保護接地線共同在所屬變壓器中性點實現(xiàn)接地，除此之外二者沒有電氣連接;中性線帶電，保護接地線不帶電;中性線與保護接地線均重復(fù)接地;TN— S電氣接地系統(tǒng)具備安全的基準(zhǔn)電位，安全可靠。

TN — C 電氣接地系統(tǒng)是三相四線制，分別是三根火線和一根保護中性線， 其中性線與保護接地線合一， 多用于較早的低壓配電系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)是三相四線制，中性線只有在三相負(fù)載平衡時才不帶電，而智能化樓宇中單項負(fù)荷較大， 其三相負(fù)荷一般是不均衡的， 中性線中通常有隨機電流。除此之外智能化樓宇中熒光燈使用量大， 由此產(chǎn)生的三次諧波加大了中性線的電流量， 中性線如果連接設(shè)備外殼可能導(dǎo)致電擊事故或是火災(zāi)事故。因此， 使用TN—C 電氣接地系統(tǒng)時必須對電子設(shè)備安設(shè)直流、交流工作、安全保護和防雷保護接地。與此同時，考慮到智能化樓宇中的大量的精密電子儀器設(shè)備容易受到電磁波干擾， 程控交換機房、消防報警監(jiān)控室、計算機房等均有防靜電要求， 因而在設(shè)計智能化樓宇以及施工、安裝過程中需要考慮屏蔽、防靜電接地的要求。

三、電氣保護

樓宇智能化中的電氣保護主要包括交流工作、安全保護、屏蔽與防靜電、直流工作、防雷保護接地五方面內(nèi)容。獨立的交流工作接地或是安全保護、防靜電、直流工作、防雷保護接地電阻分別不應(yīng)大于4Ω、4Ω、100Ω、4Ω、10Ω。交流工作接地指的是必須在變壓器中性線或者是中性點接地， 中性線選擇銅芯絕緣線， 配電中存在的等電位接線端子通常在箱柜內(nèi)。需要注意的是，等電位接線端子不僅不能外露，也不能和直流接地、安全保護接地或是屏蔽接地等其它接地系統(tǒng)混接，還不能和保護接地線連接。采取中性點接地能夠確保高壓系統(tǒng)繼電保護動作可靠、準(zhǔn)確， 并避免零序電壓偏移， 確保三相電壓平衡。

安全保護接地指的是對電氣設(shè)備中沒有帶電的各個金屬部分使用金屬連接的方式與接地體作良好連接， 使用保護接地線連接智能化樓宇中的用電設(shè)備及其附近的金屬構(gòu)件， 但不能連接保護接地線與中性線。智能化樓宇中的強電、弱電、非帶電導(dǎo)電構(gòu)件或是設(shè)備都需要安全保護接地，如果不作安全保護接地， 設(shè)備外部絕緣損壞可能使外殼帶電， 不僅容易進一步損壞設(shè)備，還可能造成人員觸電事故。由于并聯(lián)電路中支路電阻與電流成反比， 正常情況下人體電阻要遠遠高于接地電阻， 因此使用安全保護接地后設(shè)備外殼的電壓十分低，流經(jīng)人體產(chǎn)生的電流極小， 不會對人員造成威脅。使用安全保護接地，盡量降低接地電阻， 能夠保障電氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、安全， 還能保障設(shè)備安全和人身安全。

屏蔽與防靜電接地分別指的是用保護接地線連接設(shè)備外殼、屏蔽管路兩端、室內(nèi)的多個部位， 用導(dǎo)靜電體連接帶靜電或可能產(chǎn)生靜電的物體與大地，以避免設(shè)備、導(dǎo)線、室內(nèi)受到電磁干擾， 消除靜電。由于人員在房間內(nèi)走動或是移動設(shè)備等行為都可能產(chǎn)生大量靜電， 如果接地不好不僅會對電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，還可能損壞設(shè)備芯片，甚至引發(fā)一些安全事故， 因此防靜電接地需要將所有可能產(chǎn)生或帶靜電的設(shè)備外殼和設(shè)施與保護接地線可靠連接， 并使接地電阻盡量降低。

直流工作接地指的是用截面積較大的銅芯絕緣線連接電子設(shè)備與基準(zhǔn)電位。由于智能化樓宇中有大量的電子設(shè)備， 在計算機、自動化設(shè)備、通訊設(shè)備等電子設(shè)備中輸入、傳輸、輸出信息或是放大信號等操作都以微電位或者是微電流進行， 需要依靠直流工作接地使其基準(zhǔn)電位和供電電源保持穩(wěn)定，以提高其操作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。需要注意的是， 直流工作接地不宜與保護接地線連接， 更不能與中性線連接。

防雷保護接地指的是對智能化樓宇中的電子設(shè)備、線路等做防雷保護接地，并以此為基礎(chǔ)建立嚴(yán)密的防雷結(jié)構(gòu)。智能化樓宇應(yīng)按照一級負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計防雷保護措施， 使用25mm×4mm鍍錫扁鋼構(gòu)成的1 0 m×10m網(wǎng)格作避雷帶和針帶組合接閃器，使圈梁鋼筋、外墻金屬構(gòu)件等設(shè)施與防雷系統(tǒng)連接，組成多層屏蔽防雷體系，以避免雷擊事故和外部的電磁干擾。

四、結(jié)束語

實現(xiàn)機械的自動化， 讓機械部分脫離人類的直接控制和操作自動實現(xiàn)某些過程是電氣自動化和人工智能研究的交匯點。積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學(xué)科特別是自動控制領(lǐng)域的發(fā)展， 也有利于提高電氣設(shè)備運行的智能化水平，對改造電氣設(shè)備系統(tǒng)，增強控制系統(tǒng)穩(wěn)定性， 加快生產(chǎn)效率都有重大意義。

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