电气工程自动化在建筑设计领域的应用

摘要：随着我国经济的快速发展，电力自动化技术的不断进步，与国外技术的自动化水平相比，仍有一定的距离。所以我们应该根据我国国情，借鉴国外的先进技术，运用于我国电力自动化技术之上。在建筑工程领域，电气工程对整个建筑的设计结构和功能影响都很大，无论在运行各种机电设备和整个线路的连接都涉及到整个建筑的多个方面的改造。因此，电气自动化工程的设计是非常重要的，以确保整个建筑所有的电气设备可以稳定、安全的运行。

关键词：电气工程；自动化；建筑设计领域；应用

中图分类号：F407 文献标识码： A

一、电气工程及其自动化进行设计的基本原则

（一）对电气工程的自动化设计进行优化

在安装电气工程的自动化过程中，合理科学的进行设计是非常重要的，需要对电气工程的自动化进行设计方面的优化。首先，应该保证电气相关设备可以很好的适应工程的实际需要，来有效满足各项电力方面的负荷，同时有着非常高的可靠性以及稳定性。此外，安装这些电气设备时，应该追求安全。一般来讲，电气工程的自动化属于非常复杂的一项工程，在整个系统当中有着非常多的高科技方面的设备，同时这些设备具有非常特殊的安装方面的要求，这要求安装设备的相关人员在安装电气设备的时候应该充分考虑所有设备应该具有的性能以及安装时所需要的一些条件。比如，防水设置、防雷设置、绝缘设置以及防火设置等。与此同时，还应该安装比较必要的一些保护方面的措施，尽可能有效减少电气工程在运行的过程当中存在的安全隐患。

（二）对设备的运行效率进行提高

电气工程自动化在进行设计的时候，应该有效保证设备的相关运行效率，最大程度上减少设计过程当中存在的电能损耗。应该先保证电气工程自动化方面的设计可以有效维持建筑物在安全进行运行前提之下，尽可能可以减少设计需要消耗的一些成本。另外，安装电气工程自动化的过程当中，应该尽量选择节能效果好、质量高以及负荷比较均衡的一些设备，这些设备能够有效减少设备在运行的实际过程中造成的损害，可以有效提高设备运行的利用效率，从而能够减少设备维修过程中消耗的费用，很大程度上降低成本。

二、电气自动化设计中电气接地系统的设计

（一）TN-S系统的设计分析

TN-S是接地系统的一种，它是中性线与保护线分开的系统，也就是PE线和一个三相四线的组合的接地系统。一般来说，这种系统适用于在建筑工程项目中设立单独的变电/配电所的时候的进线方式。这种系统的优越性在于：PE线不导电，中性线N是外露可导电的。中性线N和PE线是各自严格的独立分开的，二者只以变压器的中性点为接地点，没有其它的任何连接。该系统的PE线本身没有电流，对地没有电压，具有很好的安全性。TN-S系统通常用于有低压供电系统的民用和工业建筑。但是在智能建筑中运用时，要采用和TN-C-S接地系统一样的技术方法。

在某些电子设备的应用上，一般也可以采用TN-S系统，但是如果电子设备有特殊要求的，在系统的运用上就要加以考虑。在智能建筑运用TN-S系统时，要仔细加以考虑，因为在这种建筑中，电气工程中机电设备用电以单相居多，在用电负荷方面，单相占的比重相对较大，所以通常会有随机电流存在于中性线N中。再加上照明的荧光灯的使用量比较大，N线中还会存在三次谐波，二者叠加在N线上，使电流量加大，如果与设备的外壳相接，很容易造成灾害事故的发生。但是如果将N线连接在PE线上，如果与设备外壳相接，会造成更加严重的安全事故。因此，在智能建筑工程的电气自动化设计上，要着重考虑其安全性的设计，要对交流、直流、安全保护和防雷保护的接地都全面的进行设置，以保障电气自动化系统的可靠安全的运行。

（二）TN-C-S系统的设计分析

TN-C-S系统包含TN-C和TN-S两个接地系统。在中性线N线和保护线PE线的连接点处设立分界面。通常供电从区域的变电所引用的建筑项目采用这种系统。先采用TN-C系统在进户之前，于进户处再做接地，然后变成TN-C和TN-S系统进户。上面在TN-S系统的分析中已经提到过，N线和PE线经过连接点后，是独立分开的。PE线是没有电流的。所以一切设备的外壳和部件在于PE线连接时都是没有电流的，是很安全可靠的。在智能建筑中，我们可以运用接地引线的方式，采取有效措施，以提高电气系统的安全性能。

三、电气保护系统

（一）交/直流接地保护

在配电箱柜中，存在具有辅助配电功能的等电位接线端子，在对其进行安装时，需要注意：其一，端子必须处于箱柜中，不能暴露在外；其二，不能与屏蔽接地等其他接地系统混接；其三，不能与PE线连接。通过中性点接地的方法，可以确保接地保护在高压系统中的有效运行，并清除单相电弧接地过电压，同时有利于三相电压的平衡。在智能建筑中，由于大量自动化电子设备的存在，在运行过程中，微电流和电位会进行快速频繁的变换，因此，确保供电电源和基准电位的稳定，对于设备的安全稳定运行是十分重要的。

（二）屏蔽接地与防静电接地

电磁干扰对于电气设备的影响同样是十分巨大的，应该引起相关人员的重视。针对电磁干扰的预防，可以通过在电气工程自动化设计中添加屏蔽及其接地来实现。而在对屏蔽接地进行设计时，可以将屏蔽管路的两头，以PE线进行连接，从而实现导线的屏蔽接地。如果设备的运行环境中相对吸毒较低，或者人体活动较为频繁，都会产生大量的静电，这些静电聚集在一起，会对设备的运行安全造成影响，需要将设备与PE线进行多点连接，以实现防静电接地。

（三）防雷接地

防雷接地是电气保护的重要组成部分，其设计必须严谨、全面。在智能建筑中，各种电子布线系统和电器设备众多，一旦受到雷击的影响，会引发严重的后果。因此，要切实做好防雷接地工作，运用针带组合接闪器，镀锌扁钢避雷带进行接地配置。在屋顶、钢筋柱头、外墙金属部件等位置，设置相应的防雷措施，形成一个网络，然后通过建筑主体的钢筋，与防雷系统连接，确保防雷体系具有多层屏蔽功能，对雷击和干扰进行有效预防。

四、自动化设计中的在线监测系统

（一）绝缘监测

电气设备的绝缘性能关系着电力系统运行的安全性，对线路绝缘进行监测是状态维修的重要内容。我国电网建设期间设计的绝缘监测系统多数是挂网运行的绝缘子，如：瓷、玻璃、复合绝缘子等，这些绝缘装置会受到外界因素的变化而减弱性能，对绝缘元件积极配备监测系统可保证电气设备的稳定作业。

（二）雷击监测

线路是向电气设备传输电压的载体，若输电线路发生故障则会影响到电能的正常供应，不利于电气设备的持续性运行。状态维修方案中的在线监测系统需顾及到雷击的危害，参照电气设备的具体结构规划雷击监测系统。如：常用的雷击监测方法是安装避雷针或避雷器，电气设备遭受雷击前后可起到监测、保护的作用。

（三）环境监测

环境对电气设备或连接线路也有很大的影响，若不采取有效的措施保护电气设备，则会造成设备的故障发生率上升。环境监测系统的主要监测对象是大气温度、湿度、二氧化硫等，当这些因素对电气设备的性能造成不利影响后，监测系统会把异常信号传递给监控中心，警告技术人员尽快采取维修措施保护系统及设备。

五、自动化状态检修的常用技术

（一）传感技术

传感技术是状态维修时获取数据的主要手段，维修人员将传感器安装于电气设备，可定期接收有关设备的状态信号，为异常故障的判断提供了可靠的依据。此外，传感技术可以扩大电气设备的监测范围，其对电气工程建设范围内的任何区域的信号都能精准地捕捉，有助于办公建筑电气工程自动化运行水平的提高。

（二）通信技术

办公建筑内部电气设备连接的设备数量、种类、型号等复杂多样。状态维修操作时需把电气设备的异常信号快速传输给控制中心，以引导维修人员尽快制定出处理方案，如：采取GMS或CDMA系统或GPS全球定位系统进行数字传输。利用信息传输技术可以把电气工程的实际状态转发给控制人员，以做好实时监测工作。

（三）计算机技术

利用传感器捕捉信号后，维修人员应对信号实施加工处理，筛选出最优价值的电气设备感应信号，保证后期故障维修操作具有针对性。一般信息处理技术要借助于计算机平台，凭借计算机强大的数据处理功能完成数据的收集、处理、分析等工作。如：利用计算机强大的服务器功能，对收集到的信息给予自动化处理等。

结语

综上所述，电气工程的自动化设计在建筑工程项目中占有关键地位，它的设计直接影响到整体建筑的性能。随着建筑结构模式的发展，电气工程的自动化技术水平也应加快发展步伐，与建筑相配合，使建筑的电气系统更好的发挥作用，确保设备的安全、有效、平稳运行，从而促进社会经济的发展。