高層建筑電氣自動化的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

厲海軍

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一、引言

自20世紀60年代至今，建筑用戶對于建筑物的功能多樣化和個性化的需求越來越大，使得傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)的很多缺陷都逐漸地暴露出來。在一方面，人們開始越來越重視他們生活居住環(huán)境的整體舒適度、訊息溝通的便捷性以及服務(wù)性設(shè)施是否完善等等的問題，導致了建筑設(shè)備和電氣設(shè)備的復雜程度不斷提升；而另一方面，隨著建筑物的高度不斷地上升，也對供電、給排水和消防等等大量的電氣系統(tǒng)和設(shè)備的運行及管理提出了更加高的標準與要求，傳統(tǒng)的電氣技術(shù)嚴重地制約了現(xiàn)代高層建筑各種功能的拓展。在這樣的背景之下，以電氣的自動化為主要技術(shù)支撐的高層建筑的設(shè)計布局正見證著飛躍式的發(fā)展與應(yīng)用。

二、電氣自動化在高層建筑中的應(yīng)用

高層建筑中的電氣自動控制系統(tǒng)，其工作原理主要可以分為以下的三個步驟：（1）進行實時數(shù)據(jù)的采集。也就是對所有來自于測量變送裝置的各個被控量的瞬時值逐項地進行實時的檢測與輸入。（2）實時的控制性決策。對于采集得到的被控量和給定量進行簡單的加法運算，其運算的結(jié)果即可作為控制器所需要調(diào)整的大致方向與量值的一個輸入項。（3）實時的控制性輸出。根據(jù)控制性決策的結(jié)果，實時地對執(zhí)行的機構(gòu)和組織發(fā)出所需的控制信號，完從而成控制任務(wù)。

電氣自動化在高層建筑中的具體應(yīng)用主要有以下幾點：

（一）交流電的工作接地

這里的工作接地主要是指變壓器當中的中性點或者中性線（即N 線）的接地。其中，N 線必須要用銅芯的絕緣線。在配電當中存在著輔助的等電位接線端子，而等電位的接線端子通常都在箱柜之內(nèi)。同時必須注意的是，這一接線端子不能夠外露，也不能夠和其它的接地系統(tǒng)，比如直流性接地，屏蔽性接地以及防靜電性接地等進行混接，同時也不能夠和 PE 線進行連接。在高壓的系統(tǒng)當中，若是采用中性點的接地方式可以讓接地的繼電保護系統(tǒng)準確地動作并且能夠消除由單相電弧接地產(chǎn)生的電壓。中性點的接地還能夠防止零序的電壓偏移的現(xiàn)象，保持三相電壓的基本平衡，而這一點對于整個低壓系統(tǒng)具有很大的意義，可以方便地使用單相的電源。

（二）直流電接地

在一幢高層自動化樓宇當中，一般都包含有一些計算機，通訊設(shè)備和帶有電腦的各種大樓自動化的設(shè)備。而這些電子類的設(shè)備在進行輸入和傳輸信息，以及轉(zhuǎn)換能量，放大信號與輸出信息等等的一系列的過程的時候，全部都是通過大量微電位或者微電流的快速運行來實現(xiàn)的，而且各種設(shè)備之間常常要通過一個整體的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來進行工作。所以為了讓其準確性更高，穩(wěn)定性更好，除了需要有一個相當穩(wěn)定的供電電源之外，還必須要具備一個較為穩(wěn)定的基準性電位。這里可以采用一個較大截面的絕緣性的銅芯線來作為引線，一端直接地和基準性電位連接，而另一端則供電子設(shè)備的直流進行接地。這一引線不宜和PE線進行連接，也嚴禁和N線進行連接。

（三）防雷接地

高層自動化的建筑樓宇當中會有大量的電子類設(shè)備以及布線系統(tǒng)，比如通訊自動化系統(tǒng)、火災及時報警系統(tǒng)以及消防的聯(lián)動控制系統(tǒng)、建筑的自動化系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、辦公的自動化系統(tǒng)、大樓閉路電視系和它們相對應(yīng)的布線系統(tǒng)。所有這些電子類設(shè)備和布線系統(tǒng)通常都是屬于耐壓性等級比較低、防干擾的要求很高、最害怕受到自然雷擊的部分。無論是直擊、串擊還是反擊都會使得電子設(shè)備遭受到程度不同的損壞或者嚴重的干擾。所以，高層建筑自動化樓宇的所有的接地功能都必須要以具備防雷性能的接地系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，并建立起嚴密而完整的防雷性結(jié)構(gòu)。高層建筑大多屬于一級負荷，所以應(yīng)該按照一級的防雷建筑物的標準保護措施進行設(shè)計，接閃器應(yīng)該采用針帶的組合接閃器，而避雷帶則應(yīng)該采用 25×4（mm）的鍍鋅扁鋼在建筑的屋頂組成一個≤10×10（m）的網(wǎng)格，這樣不但能夠有效地防止自然雷擊損壞建筑樓內(nèi)的設(shè)備，而且還能夠防止外來的電磁對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

三、高層建筑電氣自動化發(fā)展趨勢

伴隨著人們對建筑物的功能要求逐步地提高，建筑樓宇內(nèi)的消防、安保和空調(diào)以及照明等等系統(tǒng)的自動化控制水平也都已經(jīng)成為了衡量現(xiàn)代建筑質(zhì)量的一個重要標志。高層建筑的智能化以及現(xiàn)代化將是未來建筑的發(fā)展趨勢，而與之相應(yīng)，作為現(xiàn)代建筑建設(shè)的核心技術(shù)的電氣自動化相關(guān)技術(shù)也正面臨著全新的挑戰(zhàn)。建筑的電氣工程師應(yīng)該綜合電氣、信息以及控制、管理與決策等各個方面的技術(shù)，將節(jié)能、豐富以及安全、個性化作為目標，對高層建筑的電氣自控系統(tǒng)進行更進一步的探索，把我國的電氣自動化與智能化產(chǎn)業(yè)推向一個新的發(fā)展高度。

四、結(jié)論

總之，電氣自動化的技術(shù)在現(xiàn)代高層建筑當中的應(yīng)用是十分廣泛的，通過對建筑的設(shè)備電氣自動化控制系統(tǒng)進行合理的設(shè)計，就能夠達到合理地利用設(shè)備，節(jié)省能源和人力，確保設(shè)備安全地運行的終極目的。