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摘要：本文主要是从建筑电气设计的概念、高低压配电设计、配电设备容量的设计、电气设备成本的设计、电磁兼容的设计等几个关键问题谈起，
关键词：建筑，电气系统，建筑电气系统设计
【中图分类号】TU2
以前的观念，建筑电气设计只包括供电和照明，而当下将其设计的内容形容为强电和弱电。将供电、照明、防雷归类在强电，而其余部分，如电话、电视、消防和楼宇自控等内容统统归于弱电。这种分类以电压的高低为依据，容易理解，所以很快被人们所接受。但是，这种按电压高低进行分类的方法并不严谨，如：动力设备的二次控制回路，其电压可能很低；而消防回路中的联动也不宜与配电箱完全分割开。又如人防设计、防雷设计、保安设计等功能性设计，其内容不仅仅是弱电信号的报警，也包含有动力、照明的联锁反应。又如防雷接地，强弱电都要求，而且有向等电位联结发展的趋势，实际上又很难分开。如果电气设计仅仅以电压高低进行分工，势必造成强弱两个子工种之间交叉过多，界限不清楚。目前增加减灾和信息的职能是建筑电气设计新增加的内容，而传统的供电篇和照明篇原本就有所界定。
1、问题一：高低压配电系统的设计
关于高低压配电系统的设计，需要提出探讨的问题有：（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，與电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。（2）计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层问配电小问。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。（5）低压配电系统各级开关均采用自动空气开关（断路器），设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。（6）所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。（7）功率因数按规定应补偿到0.9—0.95。无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。（8）低压配电系统容易混淆的两个词：级联：通过合理的配置上下级断路器，达到利用上级断路器来增强下级断路器的分断能力的目的。级连：全称为级间选择性连锁（ZSI），指通过各级断路器脱扣装置间的信号通讯（一般采用带通讯模块的电子式脱扣器），达到保证系统短路保护选择性的目的。
在低压配电线路设计中，首先确定进户线的方位，然后确定各区域总配电箱、分箱的位置，根据线路允许电压降等因素确定干线的走向，管材型号和规格，导线截面等，绘制平面图。低压配电系统的各级开关，一般采用低压断路器。设计时注意选择性，保护等级不宜超过三级。重要负荷要求两路供电、末端切换，如消防电梯，要求在电梯机房设置切换装置、互为备用。配电设计包括配电系统的接线、主要设备选择、导线及敷设方式的选择、低压系统接地方式选择等。
2、问题二：配电设备容量的设计
在建筑电气配电设备容量的设计中，低压并联电容器线路的刀开关和交流接触器的导体载流量应不小于其负荷（电容器额定电流的1.5倍）。用于计算机的不间断电源其输出功率应大于计算机及各用电设备额功率总和的150%。单台交流电梯和直流电梯供电导体的连续工作载流量应大于铭牌连接工作额定电源（或交流额定输入电流）的1.4倍。可控硅调光装置的零线载面当为三相四线配电时，其截面应为相线截面的二倍。微型断路器（包括漏电断路器）紧密无间隔安装时要考虑降容和检验其截流能力，通常8-9台紧密无间隔安装时大约降容20%.环境温度对开关的额定电流影响也不可忽视，这都可以从产品的技术资料和有关资料中核实。插座额定电流对已知使用设备都应大于设备额定电流的1.25倍，未知使用设备者不应小于10a.
3、问题三：电气设备成本的设计
建筑电气系统的设计，要在保证可靠性的基础上充分考虑经济成本问题，目前工程中忽视经济成本的现象还很严重，电气系统不仅要保证可靠性也应考虑实际使用和维护中的费用问题，这样才算的是是优秀的工程，根据经验，一般可从两个方面抓起：第一，减少低压柜的出线回路，第二，在设计的过程中选择好需要系数、同时系数以及功率因数。主要内容是：（1）减少低压柜的出线回路。当做一个工程的电气设计时，首先将负荷的种类和位置确定，将同一区域内相同性质的负荷，由低压母线馈出的一个回路供电，这里的同一区域可以是同一层内，也可以是不同楼层但轴线位置相同的区域，这样做可以减少低压柜的出线回路，减少低压柜的台数，降低设备成本，缺点是当出线端故障或馈电回路检修时会造成大范围的断电。然而此种情况在现实中发生的可能性非常低。例如我们在实际生活中的住宅楼一年或者更长时间基本上不停电，而这种住宅楼的部电源进线大部分都是大容量的单回路供电的，而且现在电气设备的性能越来越好，通常在不出现电气故障的情况下是免维护不用检修的，因此在非重要负荷采用大容量回路出线是可行的，也是降低电气设备成本的有效方法。（2）正确选择需要系数、同时系数以及功率因数。为什么这几个系数要提到呢？因为它们直接影响到一栋建筑电气设备的投资。功率因数选用是否准确直接影响到计算电流，从而影响电缆（导线）、保护开关的大小；需要系数选用是否准确亦直接影响到计算电流，从而影响电缆（导线）、保护开关的大小；同时系数取值还直接影响变压器大小的选择，若取值偏大而选择大容量变压器时，会造成将来变压器运行时损耗的增大。因此在实际的设计中一定要调查研究在实际中同类设备运行时的情况，合理选用计算系数。我们在深圳时曾遇见这样一项工程，8万平米高档公寓，设计选用4台1250kVA干式变压器，而实际建成以后，由于入住率低，甲方只用一台500kVA的变压器带所有的负荷，这本身就反映出设计时计算系数取得保守偏大。在我们做设计时要考虑发展前景，留有余量，但这些年的发展过程中，随着建筑智能化水平的提高，电量并没有大幅上升，因为楼宇自控的调节、节能产品的选用、电能浪费的减少以及智能化水平的提高大部分是由计算机来实现的，对用电量的需要很低，因此我们在设计中尽量取低一点的系数。
4、问题四：电磁兼容的设计
最后值得提出探讨的是，建筑电气设计也应把防止电磁污染列上议事日程，也就是要进行电磁兼容设计，从选建筑物地址开始到施工图设计、施工监理到最后测试鉴定，主要进行电磁兼容管理，贯穿到整个设计过程。要有下述对策：建筑物地址，离机场、电视广播电台，移动微波通讯台、军用雷达、电子对抗、高压变电站之间的距离。厂房之间内部的电磁间距，如距离工、科、医设备厂房，计算机房、电话通讯等之间电磁防护间距。架空引下线，防雷引下线，综合布线，通讯线等线间防护间距。对整流，软启动装置，电力补偿电容、变频器等非线性装置接入配电网时要采取防止高次谐波污染电源的滤波器，动态有源网络等。防止失密、窃密对会议室微机室要采取特别措施。对一些干扰设备要采取防护措施。
关键词：建筑，电气系统，建筑电气系统设计
【中图分类号】TU2
以前的观念，建筑电气设计只包括供电和照明，而当下将其设计的内容形容为强电和弱电。将供电、照明、防雷归类在强电，而其余部分，如电话、电视、消防和楼宇自控等内容统统归于弱电。这种分类以电压的高低为依据，容易理解，所以很快被人们所接受。但是，这种按电压高低进行分类的方法并不严谨，如：动力设备的二次控制回路，其电压可能很低；而消防回路中的联动也不宜与配电箱完全分割开。又如人防设计、防雷设计、保安设计等功能性设计，其内容不仅仅是弱电信号的报警，也包含有动力、照明的联锁反应。又如防雷接地，强弱电都要求，而且有向等电位联结发展的趋势，实际上又很难分开。如果电气设计仅仅以电压高低进行分工，势必造成强弱两个子工种之间交叉过多，界限不清楚。目前增加减灾和信息的职能是建筑电气设计新增加的内容，而传统的供电篇和照明篇原本就有所界定。
1、问题一：高低压配电系统的设计
关于高低压配电系统的设计，需要提出探讨的问题有：（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，與电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。（2）计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层问配电小问。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。（5）低压配电系统各级开关均采用自动空气开关（断路器），设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。（6）所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。（7）功率因数按规定应补偿到0.9—0.95。无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。（8）低压配电系统容易混淆的两个词：级联：通过合理的配置上下级断路器，达到利用上级断路器来增强下级断路器的分断能力的目的。级连：全称为级间选择性连锁（ZSI），指通过各级断路器脱扣装置间的信号通讯（一般采用带通讯模块的电子式脱扣器），达到保证系统短路保护选择性的目的。
在低压配电线路设计中，首先确定进户线的方位，然后确定各区域总配电箱、分箱的位置，根据线路允许电压降等因素确定干线的走向，管材型号和规格，导线截面等，绘制平面图。低压配电系统的各级开关，一般采用低压断路器。设计时注意选择性，保护等级不宜超过三级。重要负荷要求两路供电、末端切换，如消防电梯，要求在电梯机房设置切换装置、互为备用。配电设计包括配电系统的接线、主要设备选择、导线及敷设方式的选择、低压系统接地方式选择等。
2、问题二：配电设备容量的设计
在建筑电气配电设备容量的设计中，低压并联电容器线路的刀开关和交流接触器的导体载流量应不小于其负荷（电容器额定电流的1.5倍）。用于计算机的不间断电源其输出功率应大于计算机及各用电设备额功率总和的150%。单台交流电梯和直流电梯供电导体的连续工作载流量应大于铭牌连接工作额定电源（或交流额定输入电流）的1.4倍。可控硅调光装置的零线载面当为三相四线配电时，其截面应为相线截面的二倍。微型断路器（包括漏电断路器）紧密无间隔安装时要考虑降容和检验其截流能力，通常8-9台紧密无间隔安装时大约降容20%.环境温度对开关的额定电流影响也不可忽视，这都可以从产品的技术资料和有关资料中核实。插座额定电流对已知使用设备都应大于设备额定电流的1.25倍，未知使用设备者不应小于10a.
3、问题三：电气设备成本的设计
建筑电气系统的设计，要在保证可靠性的基础上充分考虑经济成本问题，目前工程中忽视经济成本的现象还很严重，电气系统不仅要保证可靠性也应考虑实际使用和维护中的费用问题，这样才算的是是优秀的工程，根据经验，一般可从两个方面抓起：第一，减少低压柜的出线回路，第二，在设计的过程中选择好需要系数、同时系数以及功率因数。主要内容是：（1）减少低压柜的出线回路。当做一个工程的电气设计时，首先将负荷的种类和位置确定，将同一区域内相同性质的负荷，由低压母线馈出的一个回路供电，这里的同一区域可以是同一层内，也可以是不同楼层但轴线位置相同的区域，这样做可以减少低压柜的出线回路，减少低压柜的台数，降低设备成本，缺点是当出线端故障或馈电回路检修时会造成大范围的断电。然而此种情况在现实中发生的可能性非常低。例如我们在实际生活中的住宅楼一年或者更长时间基本上不停电，而这种住宅楼的部电源进线大部分都是大容量的单回路供电的，而且现在电气设备的性能越来越好，通常在不出现电气故障的情况下是免维护不用检修的，因此在非重要负荷采用大容量回路出线是可行的，也是降低电气设备成本的有效方法。（2）正确选择需要系数、同时系数以及功率因数。为什么这几个系数要提到呢？因为它们直接影响到一栋建筑电气设备的投资。功率因数选用是否准确直接影响到计算电流，从而影响电缆（导线）、保护开关的大小；需要系数选用是否准确亦直接影响到计算电流，从而影响电缆（导线）、保护开关的大小；同时系数取值还直接影响变压器大小的选择，若取值偏大而选择大容量变压器时，会造成将来变压器运行时损耗的增大。因此在实际的设计中一定要调查研究在实际中同类设备运行时的情况，合理选用计算系数。我们在深圳时曾遇见这样一项工程，8万平米高档公寓，设计选用4台1250kVA干式变压器，而实际建成以后，由于入住率低，甲方只用一台500kVA的变压器带所有的负荷，这本身就反映出设计时计算系数取得保守偏大。在我们做设计时要考虑发展前景，留有余量，但这些年的发展过程中，随着建筑智能化水平的提高，电量并没有大幅上升，因为楼宇自控的调节、节能产品的选用、电能浪费的减少以及智能化水平的提高大部分是由计算机来实现的，对用电量的需要很低，因此我们在设计中尽量取低一点的系数。
4、问题四：电磁兼容的设计
最后值得提出探讨的是，建筑电气设计也应把防止电磁污染列上议事日程，也就是要进行电磁兼容设计，从选建筑物地址开始到施工图设计、施工监理到最后测试鉴定，主要进行电磁兼容管理，贯穿到整个设计过程。要有下述对策：建筑物地址，离机场、电视广播电台，移动微波通讯台、军用雷达、电子对抗、高压变电站之间的距离。厂房之间内部的电磁间距，如距离工、科、医设备厂房，计算机房、电话通讯等之间电磁防护间距。架空引下线，防雷引下线，综合布线，通讯线等线间防护间距。对整流，软启动装置，电力补偿电容、变频器等非线性装置接入配电网时要采取防止高次谐波污染电源的滤波器，动态有源网络等。防止失密、窃密对会议室微机室要采取特别措施。对一些干扰设备要采取防护措施。