改善建筑電氣設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性探討

錢志永

（深圳市華陽(yáng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)股份有限公司廣州分公司，廣東廣州 510630）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)電力資源需求量的不斷增大，建筑電氣設(shè)計(jì)期間，有著任務(wù)重、周期短、時(shí)間緊迫的特點(diǎn)。因而，在開展建筑電氣設(shè)計(jì)工作期間，應(yīng)當(dāng)處理好電氣設(shè)計(jì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性二者之間的關(guān)系，在確保用電安全的前提下，降低投資成本，提高建筑電氣設(shè)計(jì)的整體水平。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)原則分析

對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)工作而言，應(yīng)當(dāng)遵循經(jīng)濟(jì)性、可靠性兩大基本原則。一方面，經(jīng)濟(jì)性原則主要是指設(shè)計(jì)期間應(yīng)考慮到建筑的實(shí)際情況與經(jīng)濟(jì)效益，杜絕投資浪費(fèi)等問題的發(fā)生。通過提高電氣設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性水平，可以在未來(lái)幾年時(shí)間內(nèi)降低運(yùn)行費(fèi)用。另一方面，可靠性原則主要指的是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家法規(guī)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保建筑電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量。同時(shí)，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合制圖標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范要求。具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)程序，保證建筑供電過程的安全性、連續(xù)性、可靠性。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性、可靠性原則而言，二者之間有著密切的關(guān)系。首先，相比較而言，只要符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，就能達(dá)到設(shè)計(jì)的可靠性方面的要求。但是，就目前建筑電氣設(shè)計(jì)來(lái)看，很難滿足經(jīng)濟(jì)性方面的要求。其次，設(shè)計(jì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性之間存在著辯證、統(tǒng)一的關(guān)系。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，若過于關(guān)注設(shè)計(jì)的可靠性，就將導(dǎo)致設(shè)備投資費(fèi)用的增大，進(jìn)而造成資源浪費(fèi)的問題。相反，如果過于關(guān)注經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行過多的簡(jiǎn)化，就將導(dǎo)致電氣設(shè)計(jì)可靠性較差。鑒于此，建筑電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)從建筑的全局著眼，通過對(duì)建筑自身特點(diǎn)做出全面分析之后，處理好二者之間的矛盾關(guān)系，提高電氣設(shè)計(jì)的整體水平[1]。

2 改善建筑電氣設(shè)計(jì)可靠性的措施與要點(diǎn)

2.1 依據(jù)建筑電氣設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì)

電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)系到電氣系統(tǒng)的應(yīng)用水平，甚至影響到整個(gè)建筑及其內(nèi)部人員的安全性。因此，建筑電氣設(shè)計(jì)不能出現(xiàn)半點(diǎn)紕漏。首先，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì)。同時(shí)，應(yīng)遵守電氣設(shè)計(jì)的基本原則，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)國(guó)家最新出臺(tái)的文件做出深入的解讀，并以此作為指導(dǎo)開展后續(xù)設(shè)計(jì)工作。其次，作為電氣設(shè)計(jì)人員，要加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)計(jì)理論知識(shí)與文件的學(xué)習(xí)，正確理解文件的意思[2]。除此之外，還要謹(jǐn)慎處理各類文件的銜接部分與內(nèi)容，提高電氣設(shè)計(jì)的整體水平。

2.2 注重絕緣材料、開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)與檢查

一方面，絕緣材料對(duì)于電氣系統(tǒng)的安全性有著重要的影響。一旦選用的絕緣材料不具有良好的絕緣性能，將導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，應(yīng)當(dāng)做好絕緣材料的設(shè)計(jì)與進(jìn)場(chǎng)前的檢驗(yàn)工作，重點(diǎn)對(duì)絕緣材料的厚度、阻抗以及直徑等參數(shù)做好設(shè)計(jì)與檢查等工作。另一方面，應(yīng)做好開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)期間，對(duì)于低壓配電開關(guān)的選用，要結(jié)合實(shí)際情況合理選擇隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等。就變壓器低壓側(cè)電源開關(guān)而言，需要使用斷路器，如果變壓器的容量相對(duì)較小，并且采用三級(jí)負(fù)荷供電，才能應(yīng)用熔斷器開關(guān)設(shè)備。此外，為了能夠在斷路器檢修過程中形成斷口和電源隔離，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)在斷路器的兩側(cè)位置設(shè)置隔離開關(guān)。如果低壓系統(tǒng)使用的是固定式配電裝置，為確保電氣設(shè)計(jì)的安全性與可靠性，應(yīng)當(dāng)在開關(guān)設(shè)備的電源側(cè)，加裝隔離電器等設(shè)施[3]。

2.3 做好過載、短路、漏電保護(hù)設(shè)計(jì)

通過開展電氣線路過載、短路狀態(tài)下的過載保護(hù)設(shè)計(jì)，能有效防止過載、短路問題所造成的電流激增現(xiàn)象。首先，在開展過載保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇電流值適當(dāng)?shù)娜蹟嗥鳌Ｐ枰⒁獾氖?，如果熔斷器的電流值過大、過小，都無(wú)法起到良好的保護(hù)作用。同時(shí)，還要對(duì)熔斷器的類型做出合理選擇。其次，應(yīng)加強(qiáng)漏電保護(hù)設(shè)計(jì)[4]。電氣設(shè)備或電路系統(tǒng)一旦發(fā)生漏電問題，將對(duì)用電過程的安全性造成嚴(yán)重的威脅。設(shè)計(jì)期間，對(duì)于漏電器的選擇應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，所使用的漏電器應(yīng)當(dāng)由檢測(cè)部分出具合格證明。其中，圖1為漏電器的接線方式。

圖1 漏電器的接線方式

2.4 加強(qiáng)保護(hù)接地設(shè)計(jì)

作為建筑電氣設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容與措施，保護(hù)接地設(shè)計(jì)能夠確保人身安全，防止內(nèi)部人員遭到電擊的影響。此外，保護(hù)接地設(shè)計(jì)還能防止接地金屬殼體間由于電位差所導(dǎo)致的火災(zāi)事故。當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，回路中將出現(xiàn)較大的接地故障電流，進(jìn)而會(huì)引起保護(hù)開關(guān)立刻動(dòng)作，并在短時(shí)間內(nèi)切斷電源，以此起到保護(hù)的作用。即使在電源不能快速切斷的情況下，保護(hù)接地還可以采用等電位策略，確保人身安全狀況。

2.5 做好消防設(shè)計(jì)

具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)合理選用火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（圖2）。該系統(tǒng)不僅包括了火災(zāi)探測(cè)器、自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)，同時(shí)包括消防報(bào)警控制器等設(shè)施。通過開展消防設(shè)計(jì)，能夠提高滅火工作的自動(dòng)化水平。設(shè)計(jì)期間，消防線路可以采用內(nèi)穿金屬管、暗敷等形式，確保火災(zāi)發(fā)生過程中消防線路可以正常使用，并確保相關(guān)信號(hào)、命令能夠得到實(shí)時(shí)的傳輸。

圖2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

3 改善建筑電氣設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的措施與要點(diǎn)

3.1 弱電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑的智能化水平越來(lái)越高。電氣設(shè)計(jì)期間的弱電系統(tǒng)所占的投資比重較大，因而通過提高弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性效果，可以有效節(jié)約投資成本[5]。比如，在進(jìn)行綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，可以把語(yǔ)言信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等通過統(tǒng)一化、規(guī)范化設(shè)計(jì)方式，集成在一套標(biāo)準(zhǔn)的配線系統(tǒng)之中。對(duì)于綜合布線系統(tǒng)而言，其成本相對(duì)較低，并且在信息點(diǎn)方面能夠節(jié)約投資成本。

3.2 強(qiáng)電部分經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)

降低線路的故障率，能夠顯著提升高壓配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性效果。對(duì)于民用建筑電氣設(shè)計(jì)而言，經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在低壓配電系統(tǒng)方面。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)方式與理念上存在一定的差異，即便是同種類型的建筑，并采用同一層次的產(chǎn)品，在價(jià)格方面也會(huì)存在較大的差距。對(duì)于常見的辦公樓建筑而言，內(nèi)部的冷、熱水泵房、空調(diào)機(jī)房以及冷凍機(jī)房，主要使用的是二臺(tái)變壓器，并使用二路高壓進(jìn)線的方式。設(shè)計(jì)期間，高壓運(yùn)行手動(dòng)聯(lián)絡(luò)可以采用單母線分段方式（圖3），母線分段運(yùn)行采用低壓。為避免動(dòng)力負(fù)荷啟動(dòng)過程中對(duì)照明負(fù)荷產(chǎn)生干擾，供給照明負(fù)荷可以采用一臺(tái)變壓器的低壓出線。對(duì)于動(dòng)力、空調(diào)負(fù)荷供給，可以采用另一臺(tái)變壓器的低壓出線，以此提高電氣設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性效果。

圖3 單母線分段主接線方式

3.2.1 合理減少出線回路

就負(fù)荷位置、種類而言，同種性質(zhì)的負(fù)荷可以在同一區(qū)域、一個(gè)回路供電，并由低壓母線饋出，如此一來(lái)便能適當(dāng)減少出線回路。同時(shí)，還能降低低壓柜的臺(tái)數(shù)，使得設(shè)備成本大大減少。但是，這種設(shè)計(jì)方式存在一定的缺陷。比如，在進(jìn)行出線回路的檢修工作期間，會(huì)導(dǎo)致大范圍斷電等問題的發(fā)生。

3.2.2 做好功率因數(shù)設(shè)計(jì)

通過合理選用功率因數(shù)、需要系數(shù)，確保保護(hù)開關(guān)電流的大小、電纜等。此外，系數(shù)的選擇也會(huì)對(duì)變壓器的選擇產(chǎn)生影響。如果變壓器的容量較大、取值偏大，那么在運(yùn)行期間變壓器的損耗情況也將同步增大，進(jìn)而導(dǎo)致資金上的浪費(fèi)。鑒于此，計(jì)算系數(shù)選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況做出分析。具體設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)考慮到經(jīng)濟(jì)性因素，提高電氣設(shè)計(jì)的智能化水平。設(shè)計(jì)時(shí)可以結(jié)合所帶負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算電流的設(shè)計(jì)，并結(jié)合計(jì)算電流的情況，合理選用保護(hù)開關(guān)（斷路器）。除此之外，要參考斷路器的整定電流，選用適宜的導(dǎo)線類型。當(dāng)多跟導(dǎo)線（相線）同時(shí)敷設(shè)在線槽的內(nèi)部時(shí)，應(yīng)當(dāng)降容系數(shù)進(jìn)行考慮。相比較而言，如果將多跟導(dǎo)線敷設(shè)在同一個(gè)線槽、橋架內(nèi)部，其載流量相對(duì)較小。這種情況下應(yīng)當(dāng)考慮供電半徑的影響。隨著供電半徑的增大，可以通過放大導(dǎo)線的方式減小電壓降。圖4為常見漏電斷路器。

圖4 常見漏電斷路器

3.3 降低線路傳輸過程的電能損耗

由于導(dǎo)線電阻的存在，當(dāng)線路有電流流過時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)有功功率的損耗。因此，在經(jīng)過線路傳輸之后，電能的利用率就會(huì)降低。為降低線損問題，應(yīng)當(dāng)從導(dǎo)線材料、橫截面積與長(zhǎng)度等方面進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)降低導(dǎo)線的長(zhǎng)度，同時(shí)，配電箱、低壓柜的出線回路盡可能采用直線的形式。除此之外，設(shè)計(jì)時(shí)不走、少走回頭線。此外，變電站的設(shè)計(jì)最好將其建設(shè)在負(fù)荷中心周圍，進(jìn)而能夠減少接線的長(zhǎng)度。對(duì)于低壓線路的設(shè)計(jì)，供電半徑可根據(jù)用電負(fù)荷密集區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于大負(fù)荷密集地區(qū)，其半徑要控制在100m范圍之內(nèi)，中、小負(fù)荷密集區(qū)，要將半徑控制在150m左右。如此一來(lái)，不僅能夠降低電纜的長(zhǎng)度，減少供電距離，同時(shí)還能起到減少線損的目的。另外，還可適當(dāng)增大導(dǎo)線的截面積，尤其是輸電距離較長(zhǎng)的線路，能夠有效減少電能損耗問題。

3.4 電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）應(yīng)合理選擇照明光源類型，設(shè)計(jì)期間要對(duì)光效、色溫以及顯色指數(shù)、光源壽命等參數(shù)做出對(duì)比，選擇合理價(jià)位的照明設(shè)施。同時(shí)，合理選擇手動(dòng)控制、自動(dòng)控制兩種不同的方式。一方面，如果選用手動(dòng)控制方式，應(yīng)當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)，并做好調(diào)光開關(guān)、定時(shí)開關(guān)以及節(jié)電控制器的選擇，以達(dá)到節(jié)能的效果。另一方面，自動(dòng)控制需要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行選用。

（2）光源必須配備相應(yīng)類型的燈具，使得實(shí)用價(jià)值充分發(fā)揮。

（3）在進(jìn)行燈具的選擇時(shí)，主要參考的指標(biāo)是效率與配光。室內(nèi)燈具的效率要≥70%，室外燈具的效率要≥55%。需要注意的是，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇光利用系數(shù)高的燈具。同時(shí)，還要根據(jù)使用場(chǎng)所的不同，合理設(shè)計(jì)控光燈具。

4 結(jié)語(yǔ)

通過提高建筑電氣設(shè)計(jì)水平與質(zhì)量，能夠確保建筑工程施工期間的安全性，并確保供電環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性、連續(xù)性。因而，在開展建筑電氣設(shè)計(jì)工作期間，首先要考慮設(shè)計(jì)的可靠性效果。同時(shí)，為提高電氣設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性水平，應(yīng)重點(diǎn)做好強(qiáng)電、弱電設(shè)計(jì)，并提高照明系統(tǒng)的節(jié)能水平。