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关键词：高层住宅电气设计 电气节能
随着城市高层住宅的增多，对其功能设备的要求也渐趋增高。但是由于多方面的原因，很多细节在电气设计中往往被忽略，现就高层住宅电气设计中遇到的有关问题与各位同行探讨。
1低压配电各出线回路应与建筑物各个功能分区协调
因不同的功能分区用电负荷等级不一致，如地下人防为一级负荷，商场一般照明为三级负荷，住宅用电为三级负荷等，同时不同性质负荷电价不同，另外，在消防管理时，消防人员可方便切除非消防负荷，以保障消防用电负荷可靠供电。因此，在设计时，在低压配电间内应根据各个功能分区及负荷性质的不同，给予不同的出线回路。
高层住宅的供、配电系统：
(1)问题1、消防设备供电未采用专用回路供电。设计人员在设计中有时将容量较小的消防设备电源直接接引附近两路低压非消防供电回路，一旦建筑物发生火灾，消防人员首先切断与消防设备无关的电源，若消防电源与一般配电线路混接，当切断非消防电源时，消防设备电源亦被切断，消防设备不能发挥作用，将给人民群众生命及财产安全造成严重损失。
改进措施：根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)第10、1、3条“消防用电设备应采用单独的供电回路，并当发生火灾切断生产生活用电时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。”和《高层民用建筑设计规范》GB50045-95(2005年版)第9、1、3条“消防用电设备应采用专用供电回路，其配电设备应有明显标志。其配电线路和控制回路宜按防火分区分。”规定，消防用电设备的供电应从配电间开始设专用的供电回路，消防用电设备两路低压电源应由建筑物低压配电柜两路不同电源直接接引。
(2)问题2、公共建筑非消防电源切断区域不合理。具体设计中，设计人员往往对“有关部位”理解不深，直接将切断非消防电源的消防控制模块设在低压配电室楼层照明干线回路上。这样势必造成消防时断电范围过大，给大楼住户造成不必要的恐慌。
改进措施：根据GB50116-98第6、3、1、8条“消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散指示灯。”的规定，火灾发生时，为了扑救方便，消防人员应切断与消防设备无关的非消防电源。但是，切断非消防电源应控制在一定的范围之内。“有关部位”指的是着火的那个防火分区或楼层，没有必要切断全楼的非消防电源，以减少断电带来的不必要的惊慌。因此，应将断开楼层干线电源改为切断相应楼层电源。
(3)问题3、住宅配电箱进线开关选择不当。进线开关QF为具有短路和过载功能力的断路器，增加了配电级数。
改进措施：根据《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T 16-92第8、1、4 条规定，“自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，…”配电级数过多，供电可靠性降低。因此，放射式供电的进线配电箱，为了减少配电级数，进线QL开关应为具有隔离功能的断路器或负荷开关。另外，根据《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)第6、5、2条“每套住宅应设置电源总断路器，并应用可断开相线和中性线的开关电器”的规定，进线QL开关还应具备同时断开相线和中性线的功能。以便于室内电气检修时断电及电气火灾时切断室内电源，有利于人身安全。
3供配电系统的节能
变压器作为输变配电的重要设备，其性能参数节能、环保的优化是电气节能的一个重要方面。目前国内生产的干式变压器主要有两大类型:环氧树脂干式变压器(包括包绕式)和浸渍型干式变压器。环氧树脂浇注、干式变压器包括外晶式变压器和硅钢干式变压器，前者的铁芯采用超低损耗的外晶合金带卷绕而成，后者的铁芯采用硅钢叠片组成。
三相干式变压器主要分为SC和黔两大类。型号中“S”表示三相，“C”表示绕组外绝缘介质为“成”型固体绕注式，该产品中的大部分高压线圈采用环氧树脂真空浇注工艺制造，属包封型结构，绝缘耐热等级为F级(绝缘系统温度155℃，参数温度120℃，线圈温升100K )。SG型中“G”表示空气“干式”该产品的线圈采用真空压力浸漆(VPI)工艺制造，属外包封型结构，绝缘耐热等级为H级(绝缘系统温度180℃，参数温度145℃，线圈温升125K)。涨型干式变压器包括SCBH和SC两种，其中“B”类线圈导线采用铜“箔”绕制，SCBH中的“H”表示铁心采用外晶“合”金带材，SCB为传统的硅钢铁心。
根据配变企业标准Q /SHG 6-2002[ SCBH8型干式外晶合金干式变压器，所施行的标准，其空载损耗比GB /T 10228降低3/4负载损耗和GB /T 10228相同。
设计人员应从变压器的运行经济性能和社会能角度考虑，优先选用B型外晶干式变压器，其次选用10-F型干式变压器。
3.1配电系统无功补偿
无功补偿是电网采用的重要节能措施，合理的无功补偿配置投资少、收效快，可以减少输送无功电流造成的电能损耗，改善电压质量，充分发挥电力输送有功功效的潜力。变配电站安装集中补偿的电容器组，主要用于补偿主变变损与供电范围内尖峰时无功损耗，对降损、调压，发挥重要作用。在民用建筑中，补偿方式分为集中补偿和就地补偿。
根据用户负荷水平的波动，在配电变压器380V侧集中电容补偿，投入相应数量的电容器进行跟踪补偿，其目的是提高专用变压器的功率因数，实现无功功率的就地平衡，對配电网和配电变压器的降损有一定作用，保证了用电设备电压水平。
供配电系统设计规范(GB 50052-1995)指出对容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿，用户终端就地补偿可使线路损率减少20%，减小电压降，改善电源质量，进而改善用电设备的启动和运行条件。
3.2抑制谐波
随着用电设备的多元化，由于许多外线性电气设备的投入运行，如公共场所的高压荧光灯及家用电器等非线性用电设备接入电网，会产生谐波电流注入电网，产生的谐波电流将随着非线性用电设备负荷电流的大小而相应变化，而流入电网各分路的谐波电流则随分路谐波阻抗的大小按反比例分配。大量谐波电流流入电网后，通过电网阻抗产生谐波压降、叠加在电网基波上，引起电网电压畸变，将产生以下主要危害:
（1） 电机变压器等电气设备由于谐波电流而产生附加损耗，从而引起过热，使得绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏。
（2）使变压器产生磁伸缩和噪声，电抗器产生振动和噪声，感应电动机引起固定数的振动力矩和转速的周期变动。
（3）使相位控制设备的正常工作因信号紊乱而受到干扰，如电了计算机误动作、电了设备误触发、电了元件测试无法进行。
（4）使某些类型的继电保护、晶体管整流型保护变压器及母线复合电压保护，由于相位变化而误动或拒动。
（5）使通信网络、弱电回路产生杂音，甚至造成故障。谐波产生的种种危害表明:在电气设计工作中，必须尽可能采取措施抑制谐波，避免电网电压的畸变和保证用电设备的正常运行。
消除谐波的手段大体有三类:无源滤波器、隔离和降低谐波的变压器和有源滤波器。无源滤波器主要针对特定频率的谐波电流，只能滤除特定次谐波电流，隔离变压器只对3N次谐波有效;有源滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，是一种较理想的补偿谐波装置。
在实际工程中，设计人员应充分了解可能发生的谐波问题，对谐波电流大小进行评估、检测，最终采取措施将谐波畸变限制在合理范围内。
4电气照明系统的节能
4.1选择合理的照度标准
选择照度是照明设计的重点。照度太低，会损害工作人员视力，影响产品质量和生产效率，而且不合理的高照度则浪费电力。因此，选择照度必须与所进行的视觉工作环境相适宜，按国家颁布的建筑照明设计标准(GB 50034-2004)选择照度。
4.2选择合理的照明方式
照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明。在满足标准照度的条件下为节约电力，应恰当选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。例如大空间的车间及办公楼，只用一般的照明方式，用较多灯具也很难达到精细视觉作业要求的照度;如果按要求设置一个局部照明的光源，用电较少便可达到所需要求。
4.3选择高效电光源及配套装置
通过科学合理的照明设计，采用光效高、寿命长和安全性能稳定的照明电器产品。如高效节能灯、节能电了镇流器、电器附件，最终达到高效、舒适、安全有益于环境保护和人们身心健康的标准。
建筑节能对于促进能源资源节约和合理的利用，缓解我国能源供应与社会经济发展的矛盾，加快发展循环经济，实现我国国民经济可持续的高速发展，有着举足轻重的作用，同时也是保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量，贯彻落实科学发展的一项重要举措。在此结合自己多年工作经验，介绍建筑电气的节能设计。
随着城市高层住宅的增多，对其功能设备的要求也渐趋增高。但是由于多方面的原因，很多细节在电气设计中往往被忽略，现就高层住宅电气设计中遇到的有关问题与各位同行探讨。
1低压配电各出线回路应与建筑物各个功能分区协调
因不同的功能分区用电负荷等级不一致，如地下人防为一级负荷，商场一般照明为三级负荷，住宅用电为三级负荷等，同时不同性质负荷电价不同，另外，在消防管理时，消防人员可方便切除非消防负荷，以保障消防用电负荷可靠供电。因此，在设计时，在低压配电间内应根据各个功能分区及负荷性质的不同，给予不同的出线回路。
高层住宅的供、配电系统：
(1)问题1、消防设备供电未采用专用回路供电。设计人员在设计中有时将容量较小的消防设备电源直接接引附近两路低压非消防供电回路，一旦建筑物发生火灾，消防人员首先切断与消防设备无关的电源，若消防电源与一般配电线路混接，当切断非消防电源时，消防设备电源亦被切断，消防设备不能发挥作用，将给人民群众生命及财产安全造成严重损失。
改进措施：根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)第10、1、3条“消防用电设备应采用单独的供电回路，并当发生火灾切断生产生活用电时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。”和《高层民用建筑设计规范》GB50045-95(2005年版)第9、1、3条“消防用电设备应采用专用供电回路，其配电设备应有明显标志。其配电线路和控制回路宜按防火分区分。”规定，消防用电设备的供电应从配电间开始设专用的供电回路，消防用电设备两路低压电源应由建筑物低压配电柜两路不同电源直接接引。
(2)问题2、公共建筑非消防电源切断区域不合理。具体设计中，设计人员往往对“有关部位”理解不深，直接将切断非消防电源的消防控制模块设在低压配电室楼层照明干线回路上。这样势必造成消防时断电范围过大，给大楼住户造成不必要的恐慌。
改进措施：根据GB50116-98第6、3、1、8条“消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散指示灯。”的规定，火灾发生时，为了扑救方便，消防人员应切断与消防设备无关的非消防电源。但是，切断非消防电源应控制在一定的范围之内。“有关部位”指的是着火的那个防火分区或楼层，没有必要切断全楼的非消防电源，以减少断电带来的不必要的惊慌。因此，应将断开楼层干线电源改为切断相应楼层电源。
(3)问题3、住宅配电箱进线开关选择不当。进线开关QF为具有短路和过载功能力的断路器，增加了配电级数。
改进措施：根据《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T 16-92第8、1、4 条规定，“自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，…”配电级数过多，供电可靠性降低。因此，放射式供电的进线配电箱，为了减少配电级数，进线QL开关应为具有隔离功能的断路器或负荷开关。另外，根据《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)第6、5、2条“每套住宅应设置电源总断路器，并应用可断开相线和中性线的开关电器”的规定，进线QL开关还应具备同时断开相线和中性线的功能。以便于室内电气检修时断电及电气火灾时切断室内电源，有利于人身安全。
3供配电系统的节能
变压器作为输变配电的重要设备，其性能参数节能、环保的优化是电气节能的一个重要方面。目前国内生产的干式变压器主要有两大类型:环氧树脂干式变压器(包括包绕式)和浸渍型干式变压器。环氧树脂浇注、干式变压器包括外晶式变压器和硅钢干式变压器，前者的铁芯采用超低损耗的外晶合金带卷绕而成，后者的铁芯采用硅钢叠片组成。
三相干式变压器主要分为SC和黔两大类。型号中“S”表示三相，“C”表示绕组外绝缘介质为“成”型固体绕注式，该产品中的大部分高压线圈采用环氧树脂真空浇注工艺制造，属包封型结构，绝缘耐热等级为F级(绝缘系统温度155℃，参数温度120℃，线圈温升100K )。SG型中“G”表示空气“干式”该产品的线圈采用真空压力浸漆(VPI)工艺制造，属外包封型结构，绝缘耐热等级为H级(绝缘系统温度180℃，参数温度145℃，线圈温升125K)。涨型干式变压器包括SCBH和SC两种，其中“B”类线圈导线采用铜“箔”绕制，SCBH中的“H”表示铁心采用外晶“合”金带材，SCB为传统的硅钢铁心。
根据配变企业标准Q /SHG 6-2002[ SCBH8型干式外晶合金干式变压器，所施行的标准，其空载损耗比GB /T 10228降低3/4负载损耗和GB /T 10228相同。
设计人员应从变压器的运行经济性能和社会能角度考虑，优先选用B型外晶干式变压器，其次选用10-F型干式变压器。
3.1配电系统无功补偿
无功补偿是电网采用的重要节能措施，合理的无功补偿配置投资少、收效快，可以减少输送无功电流造成的电能损耗，改善电压质量，充分发挥电力输送有功功效的潜力。变配电站安装集中补偿的电容器组，主要用于补偿主变变损与供电范围内尖峰时无功损耗，对降损、调压，发挥重要作用。在民用建筑中，补偿方式分为集中补偿和就地补偿。
根据用户负荷水平的波动，在配电变压器380V侧集中电容补偿，投入相应数量的电容器进行跟踪补偿，其目的是提高专用变压器的功率因数，实现无功功率的就地平衡，對配电网和配电变压器的降损有一定作用，保证了用电设备电压水平。
供配电系统设计规范(GB 50052-1995)指出对容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿，用户终端就地补偿可使线路损率减少20%，减小电压降，改善电源质量，进而改善用电设备的启动和运行条件。
3.2抑制谐波
随着用电设备的多元化，由于许多外线性电气设备的投入运行，如公共场所的高压荧光灯及家用电器等非线性用电设备接入电网，会产生谐波电流注入电网，产生的谐波电流将随着非线性用电设备负荷电流的大小而相应变化，而流入电网各分路的谐波电流则随分路谐波阻抗的大小按反比例分配。大量谐波电流流入电网后，通过电网阻抗产生谐波压降、叠加在电网基波上，引起电网电压畸变，将产生以下主要危害:
（1） 电机变压器等电气设备由于谐波电流而产生附加损耗，从而引起过热，使得绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏。
（2）使变压器产生磁伸缩和噪声，电抗器产生振动和噪声，感应电动机引起固定数的振动力矩和转速的周期变动。
（3）使相位控制设备的正常工作因信号紊乱而受到干扰，如电了计算机误动作、电了设备误触发、电了元件测试无法进行。
（4）使某些类型的继电保护、晶体管整流型保护变压器及母线复合电压保护，由于相位变化而误动或拒动。
（5）使通信网络、弱电回路产生杂音，甚至造成故障。谐波产生的种种危害表明:在电气设计工作中，必须尽可能采取措施抑制谐波，避免电网电压的畸变和保证用电设备的正常运行。
消除谐波的手段大体有三类:无源滤波器、隔离和降低谐波的变压器和有源滤波器。无源滤波器主要针对特定频率的谐波电流，只能滤除特定次谐波电流，隔离变压器只对3N次谐波有效;有源滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，是一种较理想的补偿谐波装置。
在实际工程中，设计人员应充分了解可能发生的谐波问题，对谐波电流大小进行评估、检测，最终采取措施将谐波畸变限制在合理范围内。
4电气照明系统的节能
4.1选择合理的照度标准
选择照度是照明设计的重点。照度太低，会损害工作人员视力，影响产品质量和生产效率，而且不合理的高照度则浪费电力。因此，选择照度必须与所进行的视觉工作环境相适宜，按国家颁布的建筑照明设计标准(GB 50034-2004)选择照度。
4.2选择合理的照明方式
照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明。在满足标准照度的条件下为节约电力，应恰当选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。例如大空间的车间及办公楼，只用一般的照明方式，用较多灯具也很难达到精细视觉作业要求的照度;如果按要求设置一个局部照明的光源，用电较少便可达到所需要求。
4.3选择高效电光源及配套装置
通过科学合理的照明设计，采用光效高、寿命长和安全性能稳定的照明电器产品。如高效节能灯、节能电了镇流器、电器附件，最终达到高效、舒适、安全有益于环境保护和人们身心健康的标准。
建筑节能对于促进能源资源节约和合理的利用，缓解我国能源供应与社会经济发展的矛盾，加快发展循环经济，实现我国国民经济可持续的高速发展，有着举足轻重的作用，同时也是保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量，贯彻落实科学发展的一项重要举措。在此结合自己多年工作经验，介绍建筑电气的节能设计。