浅谈楼宇智能化中电气自动化的应用兴

【摘 要】： 智能化电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。本文主要论述了电气自动化在智能化及其设备在楼宇智能化中的应用。

【关键词】：楼宇智能化 电气自动化 应用

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

楼宇智能化通常包括建筑自动化、通讯自动化、办公自动化等多个方面。随着我国国民经济的迅猛发展, 高档智能化建筑已成为当今建筑的主流。楼宇自控系统是建筑设备自动化控制系统的简称。建筑设备主要是指为建筑服务的、那些提供人们基本生存环境所需的大量机电设备, 如暖通空调设备、照明设备、变配电设备以及给排水设备等, 通过实现建筑设备自动化控制, 以达到合理利用设备, 节省能源、节省人力,确保设备安全运行之目的。电气自动化已成为楼宇自控系统不可缺少的基本环节。在楼宇自控系统中,电气自动化系统设计占有重要的地位。前些年人们提到楼宇自控系统, 指的主要是暖通空调系统的自动化系统, 而目前自控系统已涵盖所有可控的电气设备, 电气自动化已经是楼宇自控系统最为基础的环节之一。在此,文章针对电气自动化在楼宇智能化的电气接地及保护两方面进行粗略的探讨。

1电气自动化控制的特点

现代智能建筑的自动化系统主要指通过高处理能力的现场控制器，对包括楼宇配变电系统、照明系统、中央空调系统、给排水系统，以及通风系统和电梯系统等设备实现集散控制。由于建筑物中电气系统涉及的学科众多、内容广泛，随着智能建筑发展需求的升级，现代建筑电气技术已经成为了具有重要意义的独立工种，而《民用建筑电气设计规范(JGJ 16—2008)和《建筑电气工程施工质量验收规范 (GB 50303— 20O2)等相关规范的相继颁布，也使其在我国逐渐成为了一种与应用对象结合紧密，具有电工学、电子学、信息学以及自动化控制技术等交叉学科特征的标准化技术。

2电气接地

在电气自动化应用中, 电气接地占有极为重要的地位, 接地系统关系整个供配电系统的稳定性与可靠性, 是保障系统安全的基础。随着楼宇智能化的发展,电气自动化给楼宇接地系统带来了新的改变。目前主要有TN — S 、TN — C 和TN— C — S 三种电气接地系统。

TN—S电气接地系统是三相五线制,分别是三根火线和一根中性线、一根接地保护线。该系统具有以下特点:中性线与保护接地线共同在所属变压器中性点实现接地,除此之外二者没有电气连接;中性线带电,保护接地线不带电;中性线与保护接地线均重复接地;TN— S电气接地系统具备安全的基准电位,安全可靠。

TN — C 电气接地系统是三相四线制,分别是三根火线和一根保护中性线, 其中性线与保护接地线合一, 多用于较早的低压配电系统。由于该系统是三相四线制,中性线只有在三相负载平衡时才不带电,而智能化楼宇中单项负荷较大, 其三相负荷一般是不均衡的, 中性线中通常有随机电流。除此之外智能化楼宇中荧光灯使用量大, 由此产生的三次谐波加大了中性线的电流量, 中性线如果连接设备外壳可能导致电击事故或是火灾事故。因此, 使用TN—C 电气接地系统时必须对电子设备安设直流、交流工作、安全保护和防雷保护接地。与此同时,考虑到智能化楼宇中的大量的精密电子仪器设备容易受到电磁波干扰, 程控交换机房、消防报警监控室、计算机房等均有防静电要求, 因而在设计智能化楼宇以及施工、安装过程中需要考虑屏蔽、防静电接地的要求。

T N — C — S 电气接地系统由T N — C 系统和TN — S 系统两部分组成, 其中TN — C系统用于进户之前,TN— S系统用于进户之后, 二者分界面处于中性线与保护接地线相连处。由于使用TN—C—S系统能够降低设备对地电压,却不能彻底消除,对地电压大小受负载平衡等因素影响, 因此需要在进户处布置重复接地, 并控制负载平衡情况。组合使用TN — C和TN — S 系统不仅提高了设备和人员的安全性, 还节省了建设成本, 兼顾安全性、稳定性和经济性。但如果三相负载不平衡, 楼宇内有电力变压器时应选择TN —S 系统。

3 电气保护

楼宇智能化中的电气保护主要包括交流工作、安全保护、屏蔽与防静电、直流工作、防雷保护接地五方面内容。独立的交流工作接地或是安全保护、防静电、直流工作、防雷保护接地电阻分别不应大于4Ω、4Ω、100Ω、4Ω、10Ω。交流工作接地指的是必须在变压器中性线或者是中性点接地, 中性线选择铜芯绝缘线, 配电中存在的等电位接线端子通常在箱柜内。需要注意的是,等电位接线端子不仅不能外露,也不能和直流接地、安全保护接地或是屏蔽接地等其它接地系统混接,还不能和保护接地线连接。采取中性点接地能够确保高压系统继电保护动作可靠、准确, 并避免零序电压偏移, 确保三相电压平衡。

安全保护接地指的是对电气设备中没有带电的各个金属部分使用金属连接的方式与接地体作良好连接, 使用保护接地线连接智能化楼宇中的用电设备及其附近的金属构件, 但不能连接保护接地线与中性线。智能化楼宇中的强电、弱电、非带电导电构件或是设备都需要安全保护接地,如果不作安全保护接地, 设备外部绝缘损坏可能使外壳带电, 不仅容易进一步损坏设备,还可能造成人员触电事故。由于并联电路中支路电阻与电流成反比, 正常情况下人体电阻要远远高于接地电阻, 因此使用安全保护接地后设备外壳的电压十分低,流经人体产生的电流极小, 不会对人员造成威胁。使用安全保护接地,尽量降低接地电阻, 能够保障电气系统运行的稳定、安全, 还能保障设备安全和人身安全。

屏蔽与防静电接地分别指的是用保护接地线连接设备外壳、屏蔽管路两端、室内的多个部位, 用导静电体连接带静电或可能产生静电的物体与大地,以避免设备、导线、室内受到电磁干扰, 消除静电。由于人员在房间内走动或是移动设备等行为都可能产生大量静电, 如果接地不好不仅会对电子设备产生干扰,还可能损坏设备芯片,甚至引发一些安全事故, 因此防静电接地需要将所有可能产生或带静电的设备外壳和设施与保护接地线可靠连接, 并使接地电阻尽量降低。

直流工作接地指的是用截面积较大的铜芯绝缘线连接电子设备与基准电位。由于智能化楼宇中有大量的电子设备, 在计算机、自动化设备、通讯设备等电子设备中输入、传输、输出信息或是放大信号等操作都以微电位或者是微电流进行, 需要依靠直流工作接地使其基准电位和供电电源保持稳定,以提高其操作的准确性和稳定性。需要注意的是, 直流工作接地不宜与保护接地线连接, 更不能与中性线连接。

防雷保护接地指的是对智能化楼宇中的电子设备、线路等做防雷保护接地,并以此为基础建立严密的防雷结构。智能化楼宇应按照一级负荷标准设计防雷保护措施, 使用25mm×4mm镀锡扁钢构成的1 0 m×10m网格作避雷带和针带组合接闪器,使圈梁钢筋、外墙金属构件等设施与防雷系统连接,组成多层屏蔽防雷体系,以避免雷击事故和外部的电磁干扰。

结语

实现机械的自动化, 让机械部分脱离人类的直接控制和操作自动实现某些过程是电气自动化和人工智能研究的交汇点。积极运用人工智能的新成果无疑有利于电气自动化学科特别是自动控制领域的发展, 也有利于提高电气设备运行的智能化水平,对改造电气设备系统,增强控制系统稳定性, 加快生产效率都有重大意义。

参考文献

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