浅谈高层建筑电气自动化设计要点

文/邓婷婷　西安市建筑设计研究院　陕西西安　710054

浅谈高层建筑电气自动化设计要点

文/邓婷婷西安市建筑设计研究院陕西西安710054

随着科学技术的不断发展，电气自动化设计越来越多地被应用于各个领域，建筑工程中的电气自动化设计是一项复杂系统的工作，其作为高层建筑电气设计中的典型代表，涉及了电力电子技术、自动控制、电子计算机应用等多项技术，电气自动化在完善高层建筑功能、满足用户需求的同时，也对设计人员提出了很高的要求。

高层建筑；电气自动化；设计要点

近年来，我国在建筑领域取得了突破性的发展，在电气设计方面更注重自动化与智能化目标的实现，但与发达国家相比，我们在设计方面还略显一定的滞后性特征，究其原因在于高层建筑设计过程中未做好自动化设计要点的分析，制约电气自动化水平的进一步提高。因此，对电气自动化设计的分析对推动建筑行业的发展具有十分重要的意义。

1、高层建筑电气自动化概述

高层建筑电气自动化是通过电气自动化系统实现对各个电气设备的管理与控制，并根据外界环境条件、实际负载等情况对电气设备进行调节。实现高层建筑电气自动化必不可少的就是电气自动化系统，电气自动化系统具有自动监控、自动调节、自动管理等功能，自动监控可实现对各电气设备运行状态的实时监控，监测并处理各种意外情况；还可对设备故障进行自动诊断并发出警报，对故障信息进行自动记录，控制安全隐患，提高高层建筑的整体安全性；另外自动化系统还可实现数据信息的共享，并对水、电、气等能源进行自动化管理。

在进行高层建筑的电气自动化设计时，应遵循提高建筑电气设备使用性能、成本控制、节能减排的原则，在实际设计过程中一般无需考虑电气维护设施构建、二次回路信号聚集等情况，因为现代的变配电设施一般都引入了相关的控制、辅助操作设备及监视系统。根据相关规范标准一次策划完成电气自动化设计，并引入计算机管理系统，实现整个系统设备的自我监控，最后进行电气装置的安装及电线连接、铺设工作。

2、高层建筑电气自动化设计要点

2.1 中央控制系统

中央控制室作为电气自动化系统的主要组成部分可由变配电直接引出回路供电，其内部设有专用的配电盘，负荷等级也属于最高级别，一般情况下，供电电源电压不会超出 10%的范围，频率上下浮动不超过1Hz，波形失真率一般在20% 以内。中央管理计算机应配有不间断电源（UPS），供电设备容量应为高层建筑设备自动化内的用电设备的总和，在设计时应根据实际情况进行设置，但电源供电时间不能小于30min。在设计中央控制系统的过程中，应把握好各设备之间的距离，高层建筑中的机房、电梯及水泵房与中央控制系统的距离应控制在20 米以上，在布置操作台时应预留出不小于2米的距离，以方便后期对设备进行维护修理，同时做好防阳光直射工作。在中央控制室内设置防静电架空活动地板，设置的高度不应低于25 米，防静电架空活动底板可保障中央控制系统的稳定运行。

在实际设计过程中，设计人员应结合设计要求，在掌握实际情况的前提下合理进行设计，在设计过程中应充分考虑各方面因素，选择好控制室的位置，尽量将控制室设在安全区域内，选择接近现场和方便操作的位置；另外控制室的面积、控制室的采光照明、空调、采暖、进线方式、供电及安全保护等都需要进行仔细的分析，合理布置。

2.2 节能系统

高层建筑电气自动化设计中的节能系统设计涉及到墙体节能系统、门窗节能系统、水系统、雨水收集利用、可再生能源利用、自然通风利用等诸多方面的设计，通过对节能系统的自动化设计，可实现降低建筑能耗、资源有效利用的目的。节能系统设计中门窗的设计可采用节能材料或采取一些节能措施，来降低建筑室内的能耗，另外通过采用节水设备及回收用水系统来提高水资源的综合利用率。利用自然通风改善室内空气环境，减少空调的使用，降低建筑的能源损耗。

2.3 电气监控系统

通过电气监控系统的自动化设计可实现对设备运行状态的实时监控，并及时发现设备故障，做出响应。高层建筑中的电气监控系统主要由监控参数、分析逻辑、执行程序等部分组成，电气监控系统的运行主要分为以下几步，首先通过保护设备的正常运行及把获取到的参数传输到监控系统完成测量，然后将得到的测量参数与整定值进行对比分析，以便掌握保护设备的运行状态。另外由于电气监控系统自动化程度高、监控的物理量参数较多，所以需设置独立的保护设备，以保障系统的正常运行。

2.4 电气接地

电气接地对于电气保护至关重要，目前高层建筑中的电气接地方式主要分为TN-S 系统和TNC-S 系统两种，其中TN-S 系统多用于高层建筑中的独立变配电所，该接地系统由一个三相四线和PE 线组成，PE 线与中性线N在变压器的中性点处共同接地，且不存在任何的电气连接，基准电位安全可靠。单相设备较多的高层建筑中，设备负荷相对较大，中性线N 中多存在不平衡电流；TNC-S 系统由TN-C系统和TN-S 系统两部分组成，在供电由区域变电所引来的高层建筑中，该系统应用普遍，系统中的两个接地系统在中性线N 与PE线的连接点处分离开来，进户前为TN-C 系统，进户后为TN-S 系统。除了这两种接地系统外，还应做好电气保护工作。

2.4.1 工作接地

工作接地中的变压器一般采用中性线接地或中性点接地，中性线N 一般采用通信绝缘线；在箱柜中设置辅助等电位的接线端子，避免混接及将接线端子暴露在外。中性点接地的接地方式在高压系统及低压系统中均适用，高压系统中，中心点接地可完全消除单相电弧的接地电压，准确地进行继电保护接地方式；低压系统中，中性点接地避免了零序电压的转移，保证了三相电压的平衡。

2.4.2 直流接地

高层建筑中电子设备的自动化运行主要是通过微电流及互联网快速实现的，为保证设备的正常运行，应提高基准电位的稳定性，增大绝缘铜芯线的截面面积，将绝缘铜芯线分别于基准电位连接，对电子设备进行直流接地。

2.4.3 安全保护接地

高层建筑中所采取的安全保护接地措施是用PE 线将用电设备和设备周围的金属构件连接起来，保持一定的金属连接状态，以达到安全保护的目的。此外通过安全保护接地可降低接地电阻，保障建筑内工作人员的生命安全，保证电气系统的正常运行。

2.4.4 防静电接地和屏蔽接地

防静电接地是将带有静电海或可能产生静电的物体通过导体与大地相连接，以形成电气回路，防止静电干扰；导线屏蔽接地应保证PE 线与管路两端连接可靠，室内屏蔽接地应保证PE 线与多点之间连接可靠，通过屏蔽接地可避免电磁对电气设备的干扰。

2.4.5 防雷接地

高层建筑中的电气设备一旦遭受雷击，将会受到严重损坏，影响建筑电气系统的正常运行，为此应做好防雷接地工作，在保证所有功能接地的基础上建设完整的防雷系统，可采用避雷器、避雷针等防雷设备，在建筑屋顶设置避雷针网格，使之与屋顶金属构件和建筑中的钢筋进行电气连接，多层次、全方位地对建筑设备进行防雷保护。

结语：

综上所述，电气自动化设计是高层建筑质量进一步提高的关键所在。实际设计过程中应正视电气自动化设计的基本内容与功能，从中央控制系统、电气接地设计、监控系统以及电气保护设计等方面实现自动化设计目标，保证高层建筑为群众提供更优质的环境。

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