建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)

張永鴻

武漢中大十里房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司 湖北武漢 430050

隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)于自己生活質(zhì)量以及其安全性有了更多的要求，這就意味著人們對(duì)生活中的電氣線(xiàn)路有著更高的要求，用電安全成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一。因此，為了減少電力事故，減少各種儀器設(shè)備在工作的工程中由于線(xiàn)路問(wèn)題出現(xiàn)不必要的問(wèn)題，就需要施工方與設(shè)計(jì)者對(duì)電線(xiàn)路有著科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步確保儀器設(shè)備能夠安全的運(yùn)行。

1 建筑電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

我國(guó)城市化發(fā)展水平顯著提高，高層建筑數(shù)量日益增多，建筑物的功能具有多樣性，其既可作為民用住宅，還可用作辦公樓、商場(chǎng)、學(xué)校等。夏季和冬季是溫度舒適性較差的兩個(gè)季節(jié)，此時(shí)安裝空調(diào)十分必要。在使用空調(diào)時(shí)需要消耗較多的電能。所以，在建筑供配電設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，充分結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)核查電壓，保證線(xiàn)路可承受設(shè)備的最大工作電壓。在進(jìn)行建筑物配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)期間，還需全面掌握與之相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并做好工程成本預(yù)算工作，以降低工程的施工成本[1]。

2 建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)原則

2.1 提高線(xiàn)路的效率

在建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要減少線(xiàn)路能量損耗，提高線(xiàn)路的運(yùn)行效率，充分利用電子資源，在建筑電氣當(dāng)中充分利用電能。在建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該充分了解供配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)隊(duì)形，結(jié)合建筑線(xiàn)路設(shè)計(jì)要求，避免線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)浪費(fèi)資源，同時(shí)要避免設(shè)計(jì)共組影響到建筑安全性，為了避免浪費(fèi)電子資源，需要規(guī)定電氣設(shè)備的工作效率，避免人們?nèi)粘Ｓ秒娺^(guò)程中遇到過(guò)載的問(wèn)題。電路技術(shù)人員需要檢查是否存在過(guò)欠電壓的問(wèn)題，避免存在安全隱患，合理設(shè)計(jì)建筑電氣中供配電線(xiàn)路，避免浪費(fèi)更多的資金。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)線(xiàn)路，使電氣設(shè)備的工作效率不斷提高，避免出現(xiàn)無(wú)效工作發(fā)熱，保障設(shè)備維修成本。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控工作負(fù)載

工作人員需要多次試驗(yàn)供配電線(xiàn)路，利用試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，保證設(shè)計(jì)線(xiàn)路的正常運(yùn)行，使電氣設(shè)備的工作效率不斷提高，充分發(fā)揮出設(shè)備的工作性能。監(jiān)控設(shè)備的工作負(fù)載，根據(jù)不同的情況調(diào)整工作負(fù)載，保證線(xiàn)路的安全運(yùn)行，避免線(xiàn)路出現(xiàn)工作發(fā)熱的問(wèn)題，使設(shè)備工作效率不斷提高。盡量選擇能耗低的設(shè)備，利用最直接的方式降低建筑電氣的能耗。

2.3 實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)的吻合

在建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能影響建筑物的設(shè)計(jì)要求，還要保障建筑物的安全質(zhì)量，充分發(fā)揮出供配電線(xiàn)路的性能優(yōu)勢(shì)和建筑物的功能，提高建筑電氣中供配電線(xiàn)路運(yùn)行效果。首先要保證建筑物的外觀美感，滿(mǎn)足建筑基本的照明要求，不能出現(xiàn)供電不足的問(wèn)題，維持基本電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，保障所有的建筑設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)正常并持續(xù)的工作[2]。

3 建筑電氣供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 確定線(xiàn)路路徑、導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度

在設(shè)計(jì)中，配電室和配電箱應(yīng)最大限度接近負(fù)荷中心，有效控制線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)而引發(fā)的負(fù)面問(wèn)題。規(guī)定低壓線(xiàn)路的半徑在合理的范圍內(nèi)，一般不超過(guò)250m。如建筑內(nèi)部單層面積過(guò)大，可結(jié)合需要配備兩個(gè)配電所。在高層建筑的設(shè)計(jì)中，強(qiáng)電豎井區(qū)域需配置低壓配電室，防止支線(xiàn)與干線(xiàn)重合。低壓配電室線(xiàn)路設(shè)計(jì)當(dāng)中，干線(xiàn)要保持平直狀態(tài)，進(jìn)而有效減少壓縮導(dǎo)線(xiàn)的問(wèn)題。

3.2 選擇導(dǎo)線(xiàn)

合理選擇導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積以及導(dǎo)線(xiàn)的材料類(lèi)型。鋁線(xiàn)和銅線(xiàn)是最為常見(jiàn)的兩種導(dǎo)線(xiàn)，但是在市場(chǎng)中，雖然銅線(xiàn)的價(jià)格較高，相比之下銅線(xiàn)的過(guò)載余量較好，長(zhǎng)遠(yuǎn)節(jié)能利益較高，通常室內(nèi)布線(xiàn)時(shí)多采用銅線(xiàn)。在計(jì)算出建筑物所有電器的供電功率需求之后留出部分的余量，也就是需要保證供電功率大于實(shí)際供電需求；單相回路的中性線(xiàn)與相線(xiàn)截面積保持一致；保護(hù)線(xiàn)的截面積控制在保護(hù)線(xiàn)截面積標(biāo)準(zhǔn)的最小值之上，確保電能供應(yīng)[3]。

3.3 合理布線(xiàn)

建筑體內(nèi)線(xiàn)路敷設(shè)工作中，布線(xiàn)的復(fù)雜性較強(qiáng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)線(xiàn)路均需考慮周全，上述環(huán)節(jié)部分為弱電系統(tǒng)，部分為強(qiáng)電系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中，務(wù)必采取多種有效措施不斷提高線(xiàn)路設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，從而減少電磁的干擾，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量。

3.4 分路供電控制

建筑完工后，建筑內(nèi)部負(fù)載設(shè)備數(shù)量較多，種類(lèi)復(fù)雜，因此應(yīng)結(jié)合建筑工程的負(fù)載要求保證電源和接地設(shè)置的科學(xué)性及合理性，同時(shí)，為了有效提高設(shè)備供電的穩(wěn)定性，還可采取單獨(dú)供電體系予以管理。若有必要，可在回路當(dāng)中進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。例如，采取交流不間斷處理方式，設(shè)置UPS不間斷電源或設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組等備用電源，有效減少突然斷電的負(fù)面影響。建筑內(nèi)部也可設(shè)置供配電控制室，配電控制室一般設(shè)置在大電量的區(qū)域當(dāng)中，從而有效保證供電控制的效果[4]。

3.5 提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)

在電網(wǎng)設(shè)置的過(guò)程中，要采取有效措施對(duì)功率因數(shù)予以科學(xué)的管理和控制。功率因素在電氣設(shè)計(jì)中占據(jù)著十分重要的位置，高功率因數(shù)可有效減少無(wú)功損耗，進(jìn)而避免由于無(wú)功損耗而引發(fā)的各類(lèi)問(wèn)題。另外，及時(shí)設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。變壓器低壓端應(yīng)科學(xué)利用集中補(bǔ)償?shù)姆绞接枰蕴幚?。在普通的民用建筑設(shè)計(jì)中，無(wú)功補(bǔ)償裝置可實(shí)現(xiàn)理想的管理效果，有效降低無(wú)功消耗，從而提高高壓線(xiàn)路輸送的質(zhì)量，且用戶(hù)功率因數(shù)也會(huì)因此顯著提高。但是變壓器低壓母線(xiàn)傳輸線(xiàn)路的電壓卻沒(méi)有明顯的變化，故而無(wú)法確保每一個(gè)用戶(hù)位置的低壓線(xiàn)路無(wú)功傳輸均在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而也影響了該位置的節(jié)能性。

3.6 優(yōu)化接地設(shè)計(jì)

在電氣供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)中，接地系統(tǒng)十分關(guān)鍵，其對(duì)用電安全和系統(tǒng)運(yùn)行的效果有著十分顯著的影響。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員需要在日常設(shè)計(jì)工作中不斷提高接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，從而確保電氣供配電線(xiàn)路的使用功能和使用效率。采取有效措施不斷優(yōu)化接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可顯著提高電氣設(shè)計(jì)配電線(xiàn)路使用的安全性及穩(wěn)定性。若要改善供電系統(tǒng)的性能，首要任務(wù)就是保證接地系統(tǒng)選擇的科學(xué)性與設(shè)計(jì)的合理性。普通的供電系統(tǒng)通常采用直接接地，若保護(hù)接地形式不同，其分類(lèi)和選擇方式也有一定的差異。

通常，其可分為兩種系統(tǒng)，一種是TN系統(tǒng)，一種是TT系統(tǒng)。TN 系統(tǒng)還可進(jìn)一步細(xì)分，其可分為三種形式，分別為T(mén)N-C，TN-S，TN-S-C。在設(shè)計(jì)中，需結(jié)合建筑工程實(shí)際選擇不同形式的接地系統(tǒng)。如公共電網(wǎng)直接供電的區(qū)域，在沒(méi)有進(jìn)戶(hù)時(shí)，要采用C系統(tǒng)，進(jìn)戶(hù)后可采用TN-S系統(tǒng)，有效減少導(dǎo)線(xiàn)的使用量。

3.7 完善線(xiàn)路防雷設(shè)計(jì)

雷電在陰雨天氣中十分常見(jiàn)，一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，就會(huì)嚴(yán)重?fù)p害配電線(xiàn)路，因此，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須將防雷設(shè)計(jì)作為重要的內(nèi)容。為了有效降低雷電對(duì)線(xiàn)路的影響，可及時(shí)采取有效措施將雷電導(dǎo)入地表當(dāng)中。設(shè)計(jì)中通常要在建筑的頂端設(shè)置接閃帶/接閃桿，有加強(qiáng)雷電屏蔽、耦合及分流的效果。而且屏蔽可有效降低感應(yīng)電壓，耦合可減少絕緣子電壓電路輸送量，分流能夠明顯減少雷電在鐵塔當(dāng)中的電流量。

此外，在建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，接閃帶的科學(xué)設(shè)置也發(fā)揮著不容忽視的作用，其可有效降低雷電的負(fù)面影響，從而確保供電線(xiàn)路的平穩(wěn)運(yùn)行，為系統(tǒng)后期運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。接閃帶安裝環(huán)節(jié)，其直接關(guān)系到防雷系統(tǒng)的功能和運(yùn)行效果，一方面其可將雷電以較快的速度導(dǎo)入大地，另一方面也規(guī)避了系統(tǒng)運(yùn)行后期，由于電壓過(guò)高而產(chǎn)生的各類(lèi)安全問(wèn)題，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

4.1 當(dāng)前我國(guó)供配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市的人口越來(lái)越多，所需要的建筑數(shù)量越來(lái)越多，消耗的電力資源也同步增長(zhǎng)。我國(guó)的人均電力資源本來(lái)就不高，建筑節(jié)能的重要性越來(lái)越突出，因此建筑電氣的節(jié)能方案設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要。然而我們國(guó)家現(xiàn)狀的建筑節(jié)能效果卻不盡人意，許多設(shè)計(jì)師不明白建筑電氣節(jié)能的重要性，而是重點(diǎn)關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)和外觀設(shè)計(jì)，這樣下去會(huì)增加建筑的居住成本，在全社會(huì)大力提倡綠色環(huán)保節(jié)能的今天，顯得特別不合時(shí)宜。我國(guó)正處于全面小康社會(huì)的建設(shè)過(guò)程，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，這就要求電氣設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出合理的設(shè)計(jì)方案，既能保證生活質(zhì)量，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。這樣可以提高對(duì)電力資源的利用效率，保證了我國(guó)建筑經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的健康發(fā)展[5]。

4.2 我國(guó)建筑電氣節(jié)能方面存在的問(wèn)題

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)建筑業(yè)水平整體提升迅猛，但是我國(guó)的建筑電氣裝配及配電線(xiàn)路中所浪費(fèi)的能源數(shù)量非常龐大。我國(guó)是世界人口第一大國(guó)，雖然國(guó)土面積位居世界前列，但是人均資源擁有量卻遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家。如果對(duì)于這種浪費(fèi)資源的行為放任不管，那我國(guó)的人均資源擁有量會(huì)進(jìn)一步下降，甚至造成能源危機(jī)，阻礙中華民族偉大復(fù)興的進(jìn)程。因此對(duì)于電氣配電線(xiàn)路的節(jié)能改善迫在眉睫，而且節(jié)能效果會(huì)非常明顯，節(jié)能空間也很大。

目前，建筑電氣的節(jié)能化供配電線(xiàn)路已經(jīng)應(yīng)用到我國(guó)建筑行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，落實(shí)了可持續(xù)發(fā)展的治國(guó)方略。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，建筑電氣行業(yè)的節(jié)能性技術(shù)設(shè)計(jì)越來(lái)越成熟，但是由于多種因素的制約，我國(guó)建筑工程供在配電線(xiàn)路節(jié)能方面仍存在著許多漏洞和待改進(jìn)的地方。①我國(guó)的電氣供配電設(shè)計(jì)并不是很成熟，同時(shí)建筑行業(yè)發(fā)展水平落后于世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家，因此，我國(guó)的建筑電氣節(jié)能效果并不是很理想。②我國(guó)建筑行業(yè)對(duì)于節(jié)能技術(shù)不重視，這就導(dǎo)致了我國(guó)建筑相關(guān)人員忽視建筑電氣的節(jié)能工作，阻礙了建筑工程電氣節(jié)能工作的開(kāi)展。③我國(guó)相關(guān)政府部門(mén)缺少對(duì)于建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)范指導(dǎo)和管理制度，導(dǎo)致建筑行業(yè)的人力物力投入過(guò)大，造成不必要的浪費(fèi)。

5 建筑電氣供配電線(xiàn)路節(jié)能設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施

5.1 變配電室及配電線(xiàn)路路徑選擇

在建筑學(xué)中，建筑物中配置的變配電室必須大致處于整個(gè)建筑物的電力負(fù)荷中心，這樣做可以減少供電線(xiàn)路的長(zhǎng)度，減少線(xiàn)材用料和電力損耗。通常，低電壓的配電線(xiàn)路的配電半徑應(yīng)該保持在200m 范圍內(nèi)，如果建筑物的用地面積超過(guò)1萬(wàn)m2，那技術(shù)要求中規(guī)定配電室數(shù)量應(yīng)該大于等于三個(gè)，這樣在一層設(shè)置多個(gè)變配電室的做法可以有效減縮供電線(xiàn)路的長(zhǎng)度。并且，應(yīng)將配電室設(shè)置在高層建筑的強(qiáng)電豎井附近的區(qū)域，同時(shí)防止支線(xiàn)沿著干線(xiàn)倒送電能的情況。

5.2 導(dǎo)線(xiàn)材料的選用

導(dǎo)線(xiàn)的通電效率主要由導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積和導(dǎo)線(xiàn)的材質(zhì)決定，目前大量使用的導(dǎo)線(xiàn)主要有鋁和銅兩種。由于金屬鋁的價(jià)格低于金屬銅，所以鋁導(dǎo)線(xiàn)的價(jià)格也低于銅導(dǎo)線(xiàn)，但是銅導(dǎo)線(xiàn)具有良好的安全性能和更好的導(dǎo)電性能，綜合各方面因素，銅芯導(dǎo)線(xiàn)優(yōu)于鋁導(dǎo)線(xiàn)。在條件允許的情況下盡量采用銅芯線(xiàn)纜。

5.3 合理布線(xiàn)

電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行與布線(xiàn)的合理性有著非常大的聯(lián)系，而且布線(xiàn)合理性還能影響整個(gè)建筑行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通常，建筑工程中的布線(xiàn)種類(lèi)多種多樣，包含供配電線(xiàn)路系統(tǒng)、自動(dòng)化通信系統(tǒng)、安保系統(tǒng)以及自動(dòng)化辦公系統(tǒng)等。整個(gè)電氣系統(tǒng)還可分成強(qiáng)電和弱電系統(tǒng)，強(qiáng)電系統(tǒng)由于其過(guò)大的電流會(huì)產(chǎn)生巨大的電磁干擾，這種電磁干擾如果達(dá)到一定地步甚至可以造成同區(qū)域的弱電系統(tǒng)失靈，引起不必要的損失。因此在綜合布線(xiàn)時(shí)要使強(qiáng)電系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)的距離大于安全距離，以避免電磁干擾。

5.4 合理分配配電回路，合理制定控制方案

建筑物內(nèi)通常存在負(fù)載性質(zhì)不同的用電設(shè)備，有的是穩(wěn)定負(fù)荷，有的是波動(dòng)性較大的負(fù)荷；有的是線(xiàn)性負(fù)荷，有的是非線(xiàn)性負(fù)荷。正確區(qū)分不同負(fù)載性質(zhì)的用電設(shè)備在節(jié)能方面也是很有效的。在建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)性質(zhì)不同的負(fù)荷不能放在一個(gè)回路，應(yīng)采用多回路分別配電的方式進(jìn)行配線(xiàn)，這樣不同的用電設(shè)備就能得到分別控制，不會(huì)造成不良的相互影響。例如，建筑照明光源中的熒光燈是一種非線(xiàn)性負(fù)荷，其產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)正常運(yùn)行的線(xiàn)性負(fù)荷線(xiàn)路及用電設(shè)備造成不良影響，為了避免這種情況的發(fā)生，可以為這些非線(xiàn)性負(fù)荷分配一個(gè)獨(dú)立的配電回路，在一定程度上與其他用電負(fù)荷進(jìn)行分隔。

5.5 三相負(fù)荷要平衡

在單相負(fù)荷多的用電場(chǎng)所，在分配回路時(shí)應(yīng)盡量使三相負(fù)荷平衡，以減小中性線(xiàn)電流，減少電能損耗[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

本文主要論述了建筑電氣中供配電線(xiàn)路設(shè)計(jì)，進(jìn)一步改善建筑電氣的工作情況，工作人員在設(shè)計(jì)建筑電氣中供配電線(xiàn)路的時(shí)候，需要重視各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，保障建筑電氣中供配電線(xiàn)路的合理性，發(fā)揮出建筑電氣中供配電線(xiàn)路的作用。