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摘要:随着社会经济和科学技术的迅速发展，电气自动化在高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。本文结合作者在实际工作中的经验，初步分析了高层建筑中电气自动化设计的基本功能及设计要点。
关键词:高层建筑电气自动化
Abstract: along with the social economy and the rapid development of science and technology, electrical automation in high-rise building already have been applied more and more. This paper combines with the author the experience in the practical work, preliminary analysis of the high-rise building electrical automation design basic function and design points.
Keywords: high building electrical automation
中圖分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
随着建筑物高度的上升，垂直运输、给排水、消防通风等设备对电气系统的设计都有着更高的要求，做到供配电系统可靠的同时，对上述设备进行有效、精准地管理和监控也是比不可少的。电气自动化是一门涉及到电气设备、电力电子技术、自动控制、信息处理及电子计算机应用等多领域的综合性学科，电气自动化被应用于高层建筑中，能够为用户提供最佳的服务，同时为物业对设施管理提供先进的技术支撑，充分体现了现代高层建筑的优越性。因此，探讨和分析高层建筑电气自动化的设计要点具有重要的现实意义。
1、高层建筑电气自动化设计的基本功能
高层建筑电气自动化设计的基本功能主要包括以下几个方面：
实现对高层建筑内各机电设备的统一管理、协调控制，根据环境因素、外界条件、负载变化情况作出对电气设备的的调节，使其始终处于最佳的运行状态之中。自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示和打印当前的运行状态；监测并及时处理各种突发事件和意外。
实现对高层建筑中的设备进行监测，自动诊断故障、发出警报，设备的故障信息与运行数据会自动记录，实现对运行数据的实时监控，可以延长高层建筑设备的使用寿命，减少维修费用支出，提高高层建筑整体的安全性，控制各种安全隐患。
实现计算机管理与测控网络的信息数据共享，并对水、电、气等计量和收费，实现能源自动化管理。
2.高层建筑电气自动化设计要点
2.1中央控制室
中央控制室是指由变配电所直接引出的回路供电，在其内部必须设有专用的配电盘，而且其负荷等级是高层建筑中的最高级别，在常规情况下供电电源的电压要控制在±10％以内，频率 ±1Hz以内，波形失真率应当控制在20％以下。中央管理计算机要设置UPS不间断供电设备，其容量主要涉及到高层建筑设备自动化内的用电设备总和，需要时可以扩大容量，必须保持半小时以上的供电时间。中央控制室还要尽可能的靠近需控制的负荷中心，与水泵房、电梯机房、变电所要保持在20m以上的距离。室内控制的操作台在布置过程中在屏后要留有2m以上的检修距离，并且要对阳光直射做好防护措施。中央控制室需要设置防静电架空活动地板，其高度要保持在25mm以上。
2.2电气监控系统
电气监控系统的主要功能是对设备的运行状态及多发故障进行监控。在发生故障时能够及时中断工作，从而避免扩大故障的影响范围。电气监控系统与自动化系统的组成部分基本一致，主要包括测控参数、分析逻辑、执行程序等。测量主要是通过保护设备的正常运行以及把获取到的参数传输到监控系统，使监控系统对测量参数进行处理后从不同角度显示出来，然后对检测参数及整定值实施对比分析，这样就能得到实时掌握保护设备运行情况的作用。在电气系统或被保护设备被逻辑判断出故障时，监控系统需要立即把输出保护信号传达给执行元件，以起到使保护装置动作的作用，执行部分把逻辑信号放大后参照相关的指令信号来控制任务。电气自动化系统的监控参数主要涉及到电流、电压、功率、频率、相位、电量等，而数据信号、测量方式、仪表形式则要根据控制对象进行确定，其执行部分主要是接触器、电磁机构、继电器作为主要结构。由于电气监控系统对物理量参数监控广，自动化程度高，人工操作较少，所以还必须对系统设置独立的保护装置。
2.3 电气接地
在现如今的高层建筑供配电设计上，接地系统的设计已经占据了相当重要的地位，它与供电系统的安全性和可靠性有着密切关系。尤其是近年来大量的高层建筑的出现都对接地系统的设计提出了更高的要求。电气接地的主要方式分为以下两种：
(1)TN—S系统
TN—S是一个三相四线加PE线的接地系统。该系统主要用于高层建筑内的独立变配电所。其特点是，保护接地线PE与中性线N在变压器中性点共同接地，除此之外，两线不存在任何的电气连接。这样的系统已经具备了安全、可靠的基准电位，在计算机等电子设备没有特殊要求的时候，基本上我们都会采用这种接地系统。在高层建筑里，单相的设备较多，其负荷也相对较大，三相所接引的负荷一般都是不平衡的，所以在中性线N中都有不平衡电流。
(2)TN—C—S系统
TN—C—S系统是由两个接地系统组成，一部分是TN C系统，另一部分是TN—S系统，分界面在N线与PE线的连接点上。该系统一般用于高层建筑的供电由区域变电所引来的场所，进户之前用TN—C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN—S系统。
2.4 电气保护
电气保护具体分为以卜几个方面：
(1)交流工作接地
工作接地指的足变压器中性点(N线)或中性线接地，其中N线必须使用铜芯绝缘线。其主要的作用是保持三相电压平衡，可以防止零序电压偏移。另外对于低压系统也有积极作用，可以为使用单相电源提供便利条件。
(2)安全保护接地
安全保护接地是指将电气设备不带电的金属部分与接地体之间做好金属连接。在高层建筑内很多设备都要求使用安全保护接地，其中包括了：弱电设备、强电设备，还有一些非带电和导电的设备与构件。安装保护接地装置并降低它的接地电阻，既能保障高层建筑电气系统的安全，还能更好的保障其他设备及人身的安全。
(3)屏蔽接地和防静电接地
在现代高层建筑中，屏蔽接地是防电磁干扰的最佳保护措施。防静电接地是指将可能产生静电的物体(非绝缘体)或带有静电的物体通过导体与大地构成电气回路。在干燥洁净的房间内，人的走步、移动设备，各自的摩擦都会产生大量的静电，所以防静电干扰也是必不可少的。
(4)直流接地
在高层建筑内，有大量的通讯设备、计算机和带有电脑的楼宇自动化设备。这些电子设备在运行的过程中，是通过微电流或微电位快速进行的，并且设备通常利用互联网络进行工作。在确保其稳定性好、准确性高的前提下，除了必备稳定的供电电源外，还必须配备稳定的基准电位。我们可以用截面较大的绝缘铜芯线作引线，一端与基准电位连接，另一端与电子设备直流接地。值得注意的是该引线不能与PE线连接，严令禁止与N线连接，这才能得以保证有一 个稳定的基准电位。
(5)防雷接地
高层建筑内有大量的电子设备与布线系统，如火灾报警系统、通信自动化系统、消防联控系统、保安监控系统、闭路电视系统、楼宁自动化系统和办公自动化系统等，以及他们相应的布线系统。这些布线系统和电子设备大都属于防干扰要求高，耐压等级低，都是最怕受到雷击的部分。因此高层建筑的所有功能接地，都必须以防雷接地系统为基础，并建立严密完整的防雷机构，有效地防止雷击损坏高层建筑内的设备。
3.高层建筑电气自动化设计安全性
高层建筑电气系统结构复杂，设备很多，而且目前由于高层建筑装修档次的不断提高，隐蔽工程的数量大大上升，隐蔽门、吊顶、隔墙等部位都可能有电气设备和管线，这使得高层建筑的电气系统具有一定的危险性，同时其自身的机械故障、外部环境(高温、低温、潮湿)以及操作人员的误操作等诸多情况都可能引发电气系统的故障、瘫痪乃至发生重大事故导致人员伤亡。而自动控制技术凭借良好的远程控制功能，可以随时对整个电气系统进行监控，对于异常情况即时反应，指挥控制中心便可做出反应，而在高压、强电流或变电场所等危险区域，自动控制技术可以大大降低传统控制模式对人员的伤害及潜在威胁。
结语
总之，电气自动化设计已在高层建筑控制系统中得到广泛的应用，本文仅对电气自动化的设计要点提出了自己的一些观点。只有对电气自动化系统进行科学、合理的设计，掌握好设计的关键点，才能达到节省资源、保障设备安全运行的目的。高层建筑电气系统控制的自动化是大势所趋，只要我们能在充分结合建筑自身特征的基础上大胆创新和借鉴，相信在高层建筑电气控制领域一定可以迈上更高的发展平台。
关键词:高层建筑电气自动化
Abstract: along with the social economy and the rapid development of science and technology, electrical automation in high-rise building already have been applied more and more. This paper combines with the author the experience in the practical work, preliminary analysis of the high-rise building electrical automation design basic function and design points.
Keywords: high building electrical automation
中圖分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
随着建筑物高度的上升，垂直运输、给排水、消防通风等设备对电气系统的设计都有着更高的要求，做到供配电系统可靠的同时，对上述设备进行有效、精准地管理和监控也是比不可少的。电气自动化是一门涉及到电气设备、电力电子技术、自动控制、信息处理及电子计算机应用等多领域的综合性学科，电气自动化被应用于高层建筑中，能够为用户提供最佳的服务，同时为物业对设施管理提供先进的技术支撑，充分体现了现代高层建筑的优越性。因此，探讨和分析高层建筑电气自动化的设计要点具有重要的现实意义。
1、高层建筑电气自动化设计的基本功能
高层建筑电气自动化设计的基本功能主要包括以下几个方面：
实现对高层建筑内各机电设备的统一管理、协调控制，根据环境因素、外界条件、负载变化情况作出对电气设备的的调节，使其始终处于最佳的运行状态之中。自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示和打印当前的运行状态；监测并及时处理各种突发事件和意外。
实现对高层建筑中的设备进行监测，自动诊断故障、发出警报，设备的故障信息与运行数据会自动记录，实现对运行数据的实时监控，可以延长高层建筑设备的使用寿命，减少维修费用支出，提高高层建筑整体的安全性，控制各种安全隐患。
实现计算机管理与测控网络的信息数据共享，并对水、电、气等计量和收费，实现能源自动化管理。
2.高层建筑电气自动化设计要点
2.1中央控制室
中央控制室是指由变配电所直接引出的回路供电，在其内部必须设有专用的配电盘，而且其负荷等级是高层建筑中的最高级别，在常规情况下供电电源的电压要控制在±10％以内，频率 ±1Hz以内，波形失真率应当控制在20％以下。中央管理计算机要设置UPS不间断供电设备，其容量主要涉及到高层建筑设备自动化内的用电设备总和，需要时可以扩大容量，必须保持半小时以上的供电时间。中央控制室还要尽可能的靠近需控制的负荷中心，与水泵房、电梯机房、变电所要保持在20m以上的距离。室内控制的操作台在布置过程中在屏后要留有2m以上的检修距离，并且要对阳光直射做好防护措施。中央控制室需要设置防静电架空活动地板，其高度要保持在25mm以上。
2.2电气监控系统
电气监控系统的主要功能是对设备的运行状态及多发故障进行监控。在发生故障时能够及时中断工作，从而避免扩大故障的影响范围。电气监控系统与自动化系统的组成部分基本一致，主要包括测控参数、分析逻辑、执行程序等。测量主要是通过保护设备的正常运行以及把获取到的参数传输到监控系统，使监控系统对测量参数进行处理后从不同角度显示出来，然后对检测参数及整定值实施对比分析，这样就能得到实时掌握保护设备运行情况的作用。在电气系统或被保护设备被逻辑判断出故障时，监控系统需要立即把输出保护信号传达给执行元件，以起到使保护装置动作的作用，执行部分把逻辑信号放大后参照相关的指令信号来控制任务。电气自动化系统的监控参数主要涉及到电流、电压、功率、频率、相位、电量等，而数据信号、测量方式、仪表形式则要根据控制对象进行确定，其执行部分主要是接触器、电磁机构、继电器作为主要结构。由于电气监控系统对物理量参数监控广，自动化程度高，人工操作较少，所以还必须对系统设置独立的保护装置。
2.3 电气接地
在现如今的高层建筑供配电设计上，接地系统的设计已经占据了相当重要的地位，它与供电系统的安全性和可靠性有着密切关系。尤其是近年来大量的高层建筑的出现都对接地系统的设计提出了更高的要求。电气接地的主要方式分为以下两种：
(1)TN—S系统
TN—S是一个三相四线加PE线的接地系统。该系统主要用于高层建筑内的独立变配电所。其特点是，保护接地线PE与中性线N在变压器中性点共同接地，除此之外，两线不存在任何的电气连接。这样的系统已经具备了安全、可靠的基准电位，在计算机等电子设备没有特殊要求的时候，基本上我们都会采用这种接地系统。在高层建筑里，单相的设备较多，其负荷也相对较大，三相所接引的负荷一般都是不平衡的，所以在中性线N中都有不平衡电流。
(2)TN—C—S系统
TN—C—S系统是由两个接地系统组成，一部分是TN C系统，另一部分是TN—S系统，分界面在N线与PE线的连接点上。该系统一般用于高层建筑的供电由区域变电所引来的场所，进户之前用TN—C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN—S系统。
2.4 电气保护
电气保护具体分为以卜几个方面：
(1)交流工作接地
工作接地指的足变压器中性点(N线)或中性线接地，其中N线必须使用铜芯绝缘线。其主要的作用是保持三相电压平衡，可以防止零序电压偏移。另外对于低压系统也有积极作用，可以为使用单相电源提供便利条件。
(2)安全保护接地
安全保护接地是指将电气设备不带电的金属部分与接地体之间做好金属连接。在高层建筑内很多设备都要求使用安全保护接地，其中包括了：弱电设备、强电设备，还有一些非带电和导电的设备与构件。安装保护接地装置并降低它的接地电阻，既能保障高层建筑电气系统的安全，还能更好的保障其他设备及人身的安全。
(3)屏蔽接地和防静电接地
在现代高层建筑中，屏蔽接地是防电磁干扰的最佳保护措施。防静电接地是指将可能产生静电的物体(非绝缘体)或带有静电的物体通过导体与大地构成电气回路。在干燥洁净的房间内，人的走步、移动设备，各自的摩擦都会产生大量的静电，所以防静电干扰也是必不可少的。
(4)直流接地
在高层建筑内，有大量的通讯设备、计算机和带有电脑的楼宇自动化设备。这些电子设备在运行的过程中，是通过微电流或微电位快速进行的，并且设备通常利用互联网络进行工作。在确保其稳定性好、准确性高的前提下，除了必备稳定的供电电源外，还必须配备稳定的基准电位。我们可以用截面较大的绝缘铜芯线作引线，一端与基准电位连接，另一端与电子设备直流接地。值得注意的是该引线不能与PE线连接，严令禁止与N线连接，这才能得以保证有一 个稳定的基准电位。
(5)防雷接地
高层建筑内有大量的电子设备与布线系统，如火灾报警系统、通信自动化系统、消防联控系统、保安监控系统、闭路电视系统、楼宁自动化系统和办公自动化系统等，以及他们相应的布线系统。这些布线系统和电子设备大都属于防干扰要求高，耐压等级低，都是最怕受到雷击的部分。因此高层建筑的所有功能接地，都必须以防雷接地系统为基础，并建立严密完整的防雷机构，有效地防止雷击损坏高层建筑内的设备。
3.高层建筑电气自动化设计安全性
高层建筑电气系统结构复杂，设备很多，而且目前由于高层建筑装修档次的不断提高，隐蔽工程的数量大大上升，隐蔽门、吊顶、隔墙等部位都可能有电气设备和管线，这使得高层建筑的电气系统具有一定的危险性，同时其自身的机械故障、外部环境(高温、低温、潮湿)以及操作人员的误操作等诸多情况都可能引发电气系统的故障、瘫痪乃至发生重大事故导致人员伤亡。而自动控制技术凭借良好的远程控制功能，可以随时对整个电气系统进行监控，对于异常情况即时反应，指挥控制中心便可做出反应，而在高压、强电流或变电场所等危险区域，自动控制技术可以大大降低传统控制模式对人员的伤害及潜在威胁。
结语
总之，电气自动化设计已在高层建筑控制系统中得到广泛的应用，本文仅对电气自动化的设计要点提出了自己的一些观点。只有对电气自动化系统进行科学、合理的设计，掌握好设计的关键点，才能达到节省资源、保障设备安全运行的目的。高层建筑电气系统控制的自动化是大势所趋，只要我们能在充分结合建筑自身特征的基础上大胆创新和借鉴，相信在高层建筑电气控制领域一定可以迈上更高的发展平台。