智能化建筑电气设计与接地保护分析

周欐颜，李世增

（1.常州刘国钧高等职业基础学校，江苏 常州 213000；2.江苏筑原建筑设计有限公司，江苏 常州 213000）

0 引 言

在城市快速发展与经济快速进步的情况下，人们在物质需求方面发生了很大改变，已经逐渐将重点放在节能环保上。建筑行业中出现了工程能源大量浪费的情况，若想改善这种情况，需要在智能化的基础上优化建筑电气设计，以满足人们对节能环保的需求。从现实角度来讲，智能化建筑中电气节能是不可缺少的技术之一。目前，智能化建筑对电气设计也有了全新的要求。电器系统是现代建筑运行的核心部分，需要通过建筑平台实现其主要功能。在建筑的智能化过程中，电气设计问题影响着整个建筑工程的质量。随着科技的进步，更多的建筑朝着智能化方向发展，因此需要采取一定的手段来解决建筑智能化电气设计与接地问题，以确保建筑的使用安全。

1 智能化建筑电气设计的基本原则

在经济与时代快速发展的背景下，能源的消耗量逐渐提升。从日常生活角度来讲，生活与日常作业都需要得到电源的支持。为了有效降低实际的电源消耗，在智能化建设中需要全面应用与推广电气设计。根据目前的实际情况来看，智能化建筑电气设计已经取得了很大进步。但是，由于使用的技术创新性严重不足等原因，它在很多方面依然存在问题。

1.1 实用性

设计与实际应用效果之间有着直接联系，在设计过程中需要严格遵守相关原则，才能确保设计的实用性和准确性。建筑电气设计坚持实用性原则，需从建筑本身的功能性入手，明确居住者可能的生活需求和工作需求，并保证建筑电气系统的功能能够满足这些需求，并在这一前提下应用各种节能降耗措施降低电气系统的能耗，避免节能设计对电气系统原有功能造成影响。建筑不仅需要为群众提供便利，而且要具备一定的舒适度。设计过程中，需要考察实际情况，在满足实际需要的情况下完善设计方案，从根本上解决群众的实际问题，提升设计的实用性。根据群众需求添加相应的电气功能，全面应用智能电气装置不仅能够全面发挥智能建筑的效果，而且能确保电气设计的实用性。

1.2 经济性

在智能建筑电气设计过程中，经济性也是需要考虑的重要因素之一。因此，需考虑设计的经济性，预防出现资金消耗过大和资金严重浪费等情况。在建筑电气节能设计中，不仅要降低能源消耗，也要全面考虑建筑在各方面的特征，保证电气设计能够与建筑工程的实际情况相契合，以免影响电气系统的正常运行与功能发挥，提升建筑物的功能性和效益性，以更好地为用户服务。在进行电气设计的准备阶段，需要制定好减少能源耗损的方案，严格根据实用性原则进行设计，提升建筑的经济性和效益性。另外，需要使用具有创新性的方案与技术手段，严格预防资源浪费现象的发生。

1.3 先进性

随着时代的不断进步，当下人们的安全意识已经达到一个全新的高度，因此对智能建筑电气系统的安全性要求也相对提高。目前，传统建筑电气设计理念与方法在能源利用方面存在很多弊端，还需坚持先进性原则，发展各种先进设计理念与新兴节能技术，从而实现设计方案的全面优化，并将能源损耗降到最低。在科学技术快速发展的情况下，智能建筑电气设计需要符合时代的需求。在实际开展工作时需要具备时代意义和创新性，设计中还需要全面使用有效的技术手段，了解智能建筑电气设计的优势和缺点，确保应用过程中的先进性，从而全面提升设计水平和综合技术水平。

2 智能建筑电气系统设计要求

电气系统设计是智能建筑中最重要的组成部分。设计的优劣将直接影响实际使用的效果。设计电气系统时不仅需要考虑实用性和经济性，而且要保证供电的可靠性和安全性。在实际设计过程中，以系统简单明确和电能损耗小为导向，根据用户需求及国家相关规范和标准进行合理与科学的设计，从而确保用电的安全和可靠。根据供电可靠性和中断用电造成损失的大小，建筑物内的用电负荷可分为一级负荷、二级负荷以及三级负荷[1]。首先，一级负荷需要两个独立的电源供电。一级负荷电源可分别从两个独立的110 kV变电站引入，当无法满足从电网引入两路独立的高压电源时，根据供电中断允许时间，选择使用柴油发电机或UPS、EPS作为备用电源。当一路电源故障无法供电时，可以切换至另一路电源。其次，二级负荷需要满足双回路供电，当一个回路失电时，另一个回路可以供电。最后，三级负荷一个回路供电即可。建筑供配电系统中，一级负荷两个或以上的电源进行切换时，切换时间需要满足规范要求。此外，需采用一定的措施，防止应急电源与正常电源并列运行。对于消防负荷，需保证末端切换流畅。对于冲击性负荷，采用独立的配电回路进行供电。低压供电系统的可靠运行，还需要采用一定的措施减少电压偏压和抑制电网谐波，以保证电能的质量。在进行电气设计的准备阶段，需要严格根据实用性原则制定好减少能源耗损的方案，以提升电气设计的经济性和效益性。在开展系统控制与连接的准备阶段，需要确保线路连接的安全性和畅通性，保障系统稳定运行。电气设计中智能化系统尤为重要，特别是感应系统和通信系统等，日后也会朝着智能化方向发展。另外，若想预防线路中出现互相影响的情况，需使用合理的方式控制线路，对电源线和信号传输设备进行区分管理。使用的方案需要具有针对性，不能出现线路混乱和交叉等情况。通过这种方式可以降低多度干扰等情况的发生，提升建筑电气系统实际的运行状态，为后期的维护提供便利。

3 智能建筑电气配电系统设计要点

3.1 负荷计算

负荷计算是选择和校验配电开关、电缆以及保护装置的依据，是计算电能损耗和无功补偿的计算依据，是保障低压配电设计准确的重要过程，能够保障供电系统稳定运行。计算负荷与实际负荷是两个不同的概念。通过一定的计算方法，把实际负荷转换成计算负荷，才可以用于工程实际。电气设计师要结合负荷的使用情况进行计算，考虑同时性，避免计算的盲目性。如果用电设备较少，同时使用概率高，可选择较大的需要系数。如果用电设备相对较多，可根据实际使用情况，选择适当的需要系数。

3.2 配电方式

电气工程节能的前提是供配电系统的合理设计。只有供配电系统设计方案科学合理，才可以保证用电量预测的准确性。在智能建筑内部的配电设计工作上，要尽可能地减少配电级数，同时科学设计配电路径。此外，根据负荷的性质，需从低压配电室引入电源。此外，消防负荷与非消防负荷要分别配电，动力负荷与照明负荷也要分别配电。低压配电设计过程中，要对整个建筑负荷做出计算，随后根据计算选择合适的配电设备。低压配电系统中主要选择的设备包括高压开关柜、电力变压器、应急发电组以及低压配电屏等。选择设备时，最好选择具有五防功能的设备。同时，在安装设备的过程中，需要充分考虑设备的维护，确保低压设备出现故障时能够及时进行维修与养护，从而保证配电的稳定性。智能建筑中的干线电缆一般安装于电气竖井中，对消防与非消防负荷的电缆需要分桥架敷设。对于一部分公共设施进行电气设计时，要增强对电缆与基础设备的重视，利用国际检验标准设计电缆线。相关技术人员要改变传统低压电气系统设计模式，认识到低压电气系统设计过程中的不足，将新型设计理念和技术应用于低压电气系统设计，从根本上提高电气系统的整体性能。

3.3 配电设备及电缆选择

配电设备及电缆选择是电气设计中必不可少的部分。首先，在低压配电设计过程中，可根据建筑物和负荷的性质，选择配电设备和电缆种类，根据负荷计算确定相应的开关设备和电缆参数。对户外及潮湿场所采用的带剩余电流保护功能的断路器，当发生漏电事故时，需能及时切断电流。其次，对一、二级负荷采用双电源切换箱进行供电时，利用接触器可实现对一些重要设备的远程控制。在选择设备过程中，需根据设备安装场所确定设备的防护等级。同时，在对设备进行安装过程中，需要充分考虑设备的维护问题，确保低压设备出现故障时能够及时进行维修与养护，保证配电的稳定性。最后，电缆选择时，在确保电缆载流量与开关匹配的同时，需要对不同场所使用不同种类的电缆。对于人员密集场所及高层建筑，需要采用低烟无卤阻燃的电力电缆[2]，以避免在发生火灾时电缆起火产生有毒气体而危害人员安全。消防风机和消防电梯等消防设备采用耐火电缆或矿物绝缘电缆，可保证在火灾时保障人员逃生和灭火的消防设备能继续使用。

4 接地保护系统应用

接地保护的目的是保证用电安全，实现带电端与大地的连接。合理的接地系统设计能够最大程度地将电气带电端的电容特点呈现出来。智能建筑电气低压配电设计中的接地系统建设，能够进一步提高电气系统的安全性和稳定性。根据系统电源点的对地关系，把低压配电系统的接地型式分为TN系统、TT系统以及IT系统[3]。各系统各有特点，应用场所也不同。电气接地系统一般包括功能接地和用电设备外漏导电部分的保护接地两种情况。在故障发生在电源侧的情况下，电源侧容易因为太小的故障电流而无法使保护电气动作，进而导致中性点电位升高。一旦中性点电位升高，电击大于安全电压极限值容易产生电击。

图1和图2分别为TN-C系统和TN-S系统。TN-S系统在使用时如果线路较长，通用的PE线一旦发生断裂，就会导致PE线无法对故障点进行保护。从事有关施工的技术员工，必须严格根据规章制度采取合理有效的施工方法。电源段在带电的状况下，接地系统能够更好且更安全地控制存电体之间的导体接地，使负荷端的电气设备采取更有效的接地方式，起到最大的保护作用，从而保证配电系统的正常运行和用电的安全性。安装人员要重视电源高压端的防雷保护和机房的电力供应，在供电线路上安装智能配电系统，以实现低压配电系统中的电压安全和稳定。同时，要按照相关等级，将相应的浪涌保护器分别安装在总配电柜、机房配电箱以及相关装置，以满足智能化建筑的防雷设计要求[4-6]。

图1 TN-C系统

图2 TN-S系统

5 结 论

随着科技的快速发展，智能化已经成为智能化建筑电气设计主要的发展方向。智能化建筑电气设计需要全面应用网络技术和自动化技术，提升建筑物的质量，从而增加群众生活与工作的舒适性和安全性。相关技术人员需要做好相关的防护措施，以保障供电安全、人们使用安全以及生命财产安全。