智能化建筑电气设备安装技术与接地保护措施分析
【摘要】本文根据本人多年建筑电气安装实践，详细分析介绍了智能化建筑电气设备安装施工特点，并从电气竖井内电气管线设备安装、楼层板面电气安装施工及控制系统电气设备安装施工等方面阐述了智能化楼宇电气设备安装施工技术要点，并对其电气接地保护措施进行了分析和总结。
【关键词】智能化建筑；电气设备；安装技术；接地保护。
1引言
现代智能化建筑一般包括办公自动系统、建筑电气设备自动化系统、通信自动化系统。智能化大楼电气设备自动化系统为智能建筑系统中的一个重要系统之一，是采用微机通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、通信、防盗、等众多设备进行实时测量、监视和全面监控,实现最优化的管理,从而提高系统运行的安全可靠性,节省人力、物力和能源。由于涉及到的子系统相对繁多，接线复杂，因此对其电气设备安装技术与接地保护措施进行分析探讨有较强的现实意义。
2工程概况
由我司总承包施工的重庆某大楼是一座集酒店、办公于一体的综合性大厦，由一层地下室、3层裙楼及17层主楼组成，建筑面积约30000m2。本建筑楼层功能分区明显，高低压配电室设在一层，低压配电出线采用电缆母线槽沿电气竖井向各楼层送电，接地采用TN—S系统。
3智能化大楼电气安装施工的特点分析
智能化大楼电气设备自动化系统的线路包括电源线、网络通信线和信号线，电源线一般采用BV-(500V)2.5mm2铜芯聚氯乙烯(PVC)绝缘线；网络通信线一般采用同轴电缆，有的系统采用屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线，在强干扰环境和远距离传输时宜选用光缆；一般来说，实现电气设备自动化系统管、槽、布线的工程量较大，与装修、空调等专业配合点较多，施工存在一定难度。因此要根据设计图纸及现场实际情况，明确弱电竖井设置和重要公共场所的位置。施工中，垂直线槽敷设要和装修专业配合，充分考虑美观和检修方便。水平金属线槽从弱电竖井出来后在电梯间、走廊吊顶内敷设，一般采用镀锌钢管进入室内。工作区使用按实际需要选用合适的活动地板，导线进入室内后在活动地板下金属线槽内敷设，引到工作区。具体安装施工特点难点如下：
1）由于电梯间及走廊内风管、水管和强电管线多，各专业难免交叉冲突，本着“小管让大管，弱电让强电”的原则，在施工之前与各专业沟通，科学布置天花板截面图，严格按照图纸施工。
2）垂直主线槽按照不同系统在竖井内进行施工，电源槽和弱电槽分开施工。从施工的角度出发，统一安排各弱电系统在竖井内的管、槽分布。
3）水平线槽按照不同系统分线槽施工，电源槽和弱电槽分开施工，线管在墙面和地面工程进行时预埋，并进行接地保护。
4）在金属结构上和混凝土结构的预埋件上，采用焊接固定，在混凝土上安装时采用膨胀螺栓固定。
5）支架安装牢固、横平竖直、整齐美观，在同一直线段上的支架间距要均匀。
4智能大楼电气设备安装施工技术要点
4.1电气竖井内电气管线设备安装
4.1.1母线槽安装
1）首先用钢卷尺在最高层的楼板预留孔位置量好母线槽两侧[10槽钢的间距，用角尺及水平尺对[10槽钢进行找平、找正，用10以上膨胀螺栓将[10槽钢固定在预留孔两侧。然后沿[10槽钢的内边向底层各放一条垂线，依次固定各层预留孔位置上的槽钢。
2）将母线槽按编号由底层自下而上逐段连接，连接时采用接头绝缘隔板将母线槽内的相与相、相与零、零与地分隔开，用一根或两根与母线槽绝缘螺栓穿过两相邻段母线之间的孔洞，将接头固定牢固。
3）固定时应使用每相外壳的纵向间隙分配均匀，两相邻的母线与外壳间同心，其误差不得超过5mm，各段母线槽连接时，宜采用扭力扳手拧紧接头螺栓，连接后不应使母线受到机械应力（630A及以下母线力矩必须达到80N—M，630A以上力矩必须达到120N—M），紧固后应确保连接紧密可靠。
4）当母线槽通过楼板时，每侧采用3根与母线槽相匹配的镀锌螺栓将弹簧及专用附件固定在[10槽钢的上方。将专用附件紧贴在母线槽的外壳上，用电钻穿过专用附件的孔洞在母线槽两侧的外壳上钻好8个孔洞，然后用螺栓、螺母、平垫片及弹簧垫片对其进行连接，将母线槽支撑住。
5）每连接一段母线槽后，应用500V兆欧表检测连接后的母线槽相与相、相与零、零与地之间的绝缘电阻值，其值能确保组装完成后应大于20MΩ。当最后一节母线槽安装完毕后，应采用终端封盖对母线槽的末端进行封堵，当进线盒及末端悬空时，应采用支架固定。
6）采用25mm的扁平软铜线将母线槽外壳连接到竖井内专用接地铜排（-50*5mm）上。
7）母线槽安装完毕后，应在其四周砌一周50mm高的阻水圈。
4.1.2桥架安装
1）弹线定位：按施工图确定桥架的安装位置，找出始端和终端(先干线后支线)的位置，拉上水平或垂直透线，按2M间距与均档距，确定支吊架的安装位置。
2）支吊架制作安装：支吊架的规格一般用不小于L30x30x3的镀锌角铁。支吊架安装先根据支吊架承受的荷载，选择相应的金属膨胀螺栓及钻头埋好螺栓后，可用螺母配上相应的垫圈将支架或吊架直接固定在金属膨胀螺栓上。
3）电缆桥架敷设安装：电缆桥架直线段连接应用连接板，用垫圈、弹簧垫圈、螺母紧固，接茬处缝隙应严密平齐，电缆桥架进行转弯、丁字连接时，应采用相应配件等进行变通连接。桥架水平或垂直敷设直线部份的平直程度和垂直度允许偏差不超过5mm。
4）每层金属电缆桥架及其支架接地采用一条25mm扁平软铜线与-50×5接地铜排连接。
5）本大楼电气竖井垂直安装的支架间距为2米，桥架在电气竖井安装如图1所示。
4.1.3分支电缆的固定
采用与分支电缆同规格的电缆卡箍将分支电缆固定在桥架内，每1.5m固定一个电缆卡箍，固定应严密、牢固，避免电缆下垂变形。
4.1.4配电箱安装
1）箱体固定：a、挂式明装配电箱按施工图要求，弹线定位找出准确的配电箱安装位置，用金属膨胀螺栓，把配电箱固定在混凝土墙或砖墙上。b、层配电柜按图纸所标位置，将预制好的基础型钢架用螺栓固定在地面上用水平尺找平、找正后将柜体与基础型钢固定。
2）配电箱与钢管、桥架的连接当配电箱开孔时应整齐并与管径相吻合，保证一管一孔。当配电箱与桥架连接时应保证开孔尺寸与桥架大小相吻合。配电箱安装如图2所示。
4.1.5孔洞封堵
根据《建筑设计防火规范》，孔洞如果处理不好，就会引起烟囱效应，故桥架在电气竖井安装时，其孔洞的封堵也应引起重视。其做法是采用10膨胀螺栓将防火隔板固定在楼板下方。将孔洞封死，然后填人阻火包。同时在楼板上面周围砌一圈30-50mm高的阻水圈，以防止冲洗楼层时水流冲人桥架及母线槽。如图3所示。
安装完毕后会同甲方对电气竖井内电气设备进行检验，检测并进行通电试运行，经检查施工结果符合设计及规范要求。
4.2楼层板面电气安装施工
孔洞预留当板面预埋时，首先应进行图上模拟作业，等比例安排电气设备在电气竖井内的相应位置，如发现尺寸不符，电气设备位置冲突等，应及时调整，以便后期电气竖井内电气设备正确安装．根据以上原则板面预埋作业时，600*200的桥架预留800*300的孔洞。1000*200的桥架预留1200*300的孔洞，1000A母线槽及-50*5接地铜排预留500*300的孔洞。预埋时应统一参照点及时复核上一层电气竖井内所预留孔洞应与下一层电气竖井内的预留孔洞的坐标一致，减少偏差产生。电气管路预埋考虑到电气竖井内配电箱为明装，公共照明电源回路电管预埋至电气竖井时应根据配电箱位置预埋，管道应排列整齐以方便下道工序施工，保证管路与配电箱正确连接，提高连接质量与观感标准。
4.3控制系统电气设备安装施工
大楼自动控制系统是运用自动化仪表、计算机过程控制和网络通信技术，对建筑物内部的机电设备运行进行集中监视、控制和管理的综合系统。使用安装说明书、装配图以及有关技术标准等进行施工，精心操作，防止设备损坏。大楼自动化系统现场设备主要有传感器和执行器。
4.3.1传感器的安装
4.3.1.1室内温度传感器的安装
室内温度传感器在暖气、通风和空调系统中用于室温测量和遥控设定值调整。温度传感器的接线连接应符合设计要求，尽量减少因接线而引起的误差；室内温度传感器安装在采暖或空调房间内墙，远离门窗和热源或可能暴露在阳光的地方；导管开口要密封，以防止由于导管吸风而引起虚假温度测量；在高电磁干扰区域采用屏蔽线，传感器导线与电源之间距离>150mm；室内温度传感器安装高度为1.4m。在主体施工时预埋直径为20mm的钢管及接线盒。
4.3.1.2风管式温度传感器的安装
风管式温度传感器在通风和空调系统中用于排风、回风或室外空气温度测量。根据风管式温度传感器的感温管的长度选择适当的安装部位，先在风管上按要求尺寸开孔后安装。导线敷设可选用直径为20mm的电线管及接线盒，并用金属软管与传感器相连接，在高电磁干扰区域采用屏蔽线，传感器导线与电源之间>150mm。
4.3.1.3管道温度传感器的安装
管道温度传感器用于对空调系统的冷却水管和冷冻水管测量水温，通过管接头与水管相连接，导线敷设可选用直径为20mm的电线管及接线盒，并用金属软管与传感器相连接，进入传感器的接线口进行密封处理，防止水汽进入。
4.3.1.4温、湿度传感器的安装
温、湿度传感器不应安装在阳光直射的位置，并远离有较强振动、电磁干扰的区域。安装在室外应加防护罩，远离窗、门和出风口，距离≥2m。
4.3.1.5压差开关的安装
压差开关用于感应空气流量、空气压力或空气压差。当空气流量变化时，压差开关能够检测压差变化（动压或通过固定调节圈的降压）。应有用于检测暖风或通风管内空气的质量以及变风量系统的最大空气流量的控制器等。压差开关垂直安装时，如需要可使用L形托架进行安装；开孔尺寸、连接软管的长度根据现场安装位置而定；高、低压管位置不能接反，安装在便于调试、维修的位置；风管型压差开关应在风管保温层完成之后进行安装，安装在风管的直线部位；导线敷设选用直径为20mm的电线管及接线盒，并用金属软管与压差开关相连接，水管型的压差开关的安装离地面的高度<0.5m。
4.3.1.6液体流量开关的安装
液体流量开关用于测量流经管道内液体流量的开头状态，使用在需要有连锁作用保护的场所。流量开关避免安装在测流孔、直角弯头或阀门附近；安装时液体流量开关要旋紧定位，使叶片与水流方向成直角，开关体上标志的箭头方向与水流方向一致；液体流量开关导线敷设可选用直径为20mm的电线管及接线盒，并用金属软管与传感器相连接，进入传感器的接线口进行密封处理，防止水汽进入。
4.3.2执行器安装
4.3.2.1电动阀执行器的安装
电动阀体上的箭头指向与水流方向一致；风机盘管上的电动阀安装在风机盘管的回水管上；空调器的电动阀旁边一般装有旁通阀，同时电动阀的口径不应低于管道口径的两个等级；执行机构牢固固定，手轮便于操作，阀位指示观察方便；电动阀垂直安装于水平管道上，对大口径电动阀不能有倾斜；电动阀一般安装在回水管上；电动调节阀的输入电压、输出信号的接线方式符合产品说明要求，安装后进行模拟动作。
4.3.2.2电动风门驱动器的安装
风门驱动器装设有一个内置定位继电器和两个电位器以调节零点和工作范围。先将风门移至关闭的位置，利用按钮手动卸载齿轮，将电机夹子反转至关闭前一挡的位置，并使齿轮重新安装，将电机校正到与风门轴呈90°，把螺帽拧紧在V型的夹子中。开闭箭头的指向与风门开闭方向一致；连接应牢固；机械结构开闭灵活；风阀控制器面向便于观察的位置；风阀控制器与风阀门轴垂直安装，垂直角
度≥85°；导线敷设可选用直径为20mm的电线管及接线盒，并用金属软管与风门驱动器相连接。
5电气接地保护安装技术措施
本建筑TN-S系统是把中性线N和保护接地线PE严格分开的低压配电系统，是一个三相四线加PE线的接地系统。中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。系统正常运行时，中性线N带电，而PE线不带电。该接地系统具备安全可靠的基准电位，PE线不允许断线，对地没有电压，故设备金属外壳接在PE线上安全、可靠。因此，TN-S系统可作为本综合建筑大楼的电气接线系统。
5.1防雷接地
为把雷电流迅速导人大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地，主要针对信息机房及建筑内信号源采取针对性防雷措施。由于建筑内常常布设大量的电子贵重设备和智能综合布线系统，这些设备、系统的耐压等级低、防干扰要求高，很容易受到雷击。具体解决措施为：接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25mm×4mm镀锌扁钢在屋顶组成≤5m×5m(或4m×6m)的网格。该网格与屋面金属构件做电气连接，与结构柱内钢筋做电气连接，引下线利用结构柱内钢筋、圈梁钢筋、楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也与防雷系统连接，柱内钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。
5.2工作接地
工作接地是将电力系统电气装置中，为运行需要所设的接地（如中性点直接接地或经其他装置接等）。综合建筑内主要的工作接地是变压器中性点或是中性线（N线）。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，保证满足单相电源设备使用要求。
5.3安全保护接地
安全保护接地是将电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。在本建筑大楼内，强电设备、弱电设备以及一些非带电导电设备与构件等，均要求采取安全保护接地措施。如果不做安全保护接地，当电气设备的绝缘被损坏时，其外壳有可能带电，一旦人体接触此电气设备的外壳，就可能造成伤害甚至生命危险。假如装有安全保护接地装置的电气设备的绝缘损坏，外壳带电，则接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，即有：
Id=Id1+Id2（1）
在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比，即
Ud=Id1Rd1=Id2Rd2（2）
式中：Ud——设备外壳对大地的电压(V)；
Id——接地回路中的电流总值(A)；
Id1——沿接地体流过的电流(A)；
Id2——流经人体的电流(A)；
Rd1——接地装置的接地电阻(Ω)；
Rd2——人体的电阻(Ω)。
由式(2)可以看出，由于接地电阻不大，接地短路电流流过时压降很小，因此设备外壳对大地的电压也不高，而人体电阻要比接地电阻大，经过人体的电流也比流过接地体的电流小，几乎等于零，即Id=Id1。人站在地上碰触设备外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。由此可见，安全保护接地是保障智能化综合建筑电气系统内设备及人身安全的必要装置。
5.4等电位联结措施
本工程电力和信号电缆的金属护套或保护罩应进行等电位联结。采用屏蔽信号电缆时，应限制故障电流由电力系统流向信号电缆、数据电缆、接地的外护套或线芯。宜采取辅助等电位导体来加强外屏蔽，如采用旁路的等电位联结导体。使用公用屏蔽信号或数据电缆时，采用旁路等电位导体应是最小截面为16mm的铜质材料或具有相同电导体的导体。等电位联结的阻抗应尽可能小，因此应使联结尽量短，或采用感应电抗和阻抗较低的截面形状。由于本工程具备办公功能，建筑物含有大量信息设备，接地母排用于等电位系统时，应做成环状。建筑物中等电位联结网络系统类型，在每一层都有一种等电位网络系统类型，不同的等电位系统应互连，并且用导体至少连接两处。
6结语
综上所述，由于本工程根据智能建筑电气设备工程的特点，严格按规范和施工工艺要求进行安装施工，运行调试过程中各系统运行正常，充分发挥系统的运行效率,取得了良好的施工效果和经济效益。
参考文献：
[1]建筑电气工程施工质量验收规范.GB50303—2002