综合性建筑电气设计方案探讨

摘要：本文通过对本工程供配电系统的设计情况的介绍，从总体上认识建筑电气设计，以求得出最佳的技术及经济效果，真正设计出高效、节能、舒适的建筑。

关键词：电气设计 住宅 商业 办公

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

随着社会的现代化程度逐渐提高，建筑的用电设备越来越多，建筑的用电容量越来越大，建筑的智能化要求越来越高，用电量明显增加，因此对供配电方面提出了许多新的要求，把供配电的安全性、可靠性、经济性摆到了更为重要的位置。下面结合实例对住宅、商业及办公的电气设计进行系统阐述。

1.工程概况及设计原则

本工程为一类高层综合楼，位于江苏省南京市,总面积47820m2，高60.5m，地下一层，南楼地上10层，北楼地上12层，主要用作商业、办公、住宅。地下室平时为机械停车库（类车库）、自行车库，战时人防部分为物资库。设计原则：安全、可靠、经济，便于使用和后期维护。

2.负荷计算

南、北楼功能划分：南楼一、二层为商业，三至十层为办公；北楼一层为商业，二至四层为办公，五至十二层为酒店式公寓。地下一层为信息中心（计算机中心）、通讯中心（电话总机）、水泵房、机械停车设备等。住宅部分根据《江苏省居住区供配电设施建设标准》3.2.1条规定，建筑面积低于120m2的，基本配置容量每户8KW；商业及办公主要进行本工程的一次设计，二次装修部分由专业装饰设计公司完成。办公和商业部分一次设计时预留供电电源，预留供电电源考虑将来用电容量的增加。根据设计要求估算得，住宅区域需2台500KVA变压器，商业、办公区域及公共设施需2台800KVA变压器。

负荷统计表

电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小。根据《江苏省居住区供配电设施建设标准》住宅部分容量配置系数取0.51,商业办公公共设施容量配置系数取0.7。

2.1需用系数计算方法：

当采用需用系数法计算负荷时，应将配电干线范围内的用电设备按统一类型划组。配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数。变电所和配电所的计算负荷，为各配电干线计算负荷之和再乘以同时系数。计算变电所高压侧负荷时，应加上变压器的功率损耗。

将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数Kx，得有功计算负荷，即：

Pjs＝Kx Ps ；

Qjs＝Pis tgΦ；

Sjs＝√Pjs2＋Qjs2 或Sjs＝Pjs／cosΦ

Ijs＝Sjs/1.732UN

式中Pjs－用功计算负荷，KW

Qjs－无功计算负荷，Kvar

Sjs－视在计算负荷，KVA

Ijs－计算电流，A

Ps－用电设备的总容量，KW

Kx－需用系数

tgΦ－用电设备的功率因数正切值

UN－用电设备的额定电压，V

2.2单相负荷确定：

单相负荷应均衡分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；当超过15％时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加。

3.10/0.4KV变配电系统

根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）9.1.1条规定，一类高层建筑中的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电按一级负荷要求供电。

按民用建筑电气设计手册，电梯、机械停车等属二级负荷。本综合楼属一级负荷供电，通过传统的几种供电方案比较，选定了下面的供电方案。

2路10kV电源进线，进线电源由供电部门考虑,10KV电缆引入。小区供电采用开闭所—配电所及用户变方式供电。小区内开闭所规模两进六出带母联，位于小区车库夹层位置新建。住宅采用配电所供电，配电所和开闭所位于同一建筑内，单台配变容量为500KVA，配电所内低压侧设联络。其余负荷（商业、公共服务设施及办公等）配备用户变。小区共新建开闭所一座,配电所1座,用户变1座,新上800KVA干变2台,500KVA干变2台。正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，一路电源故障时，另一路电源供全部负荷。这样做既方便检修又可达到供电要求。

4.供配电系统

本建筑配电电压为交流220／380V，低压配电采用放射式与树干式相结合的方式，对单台容量较大的负荷或重要的负荷采用放射式供电，对正常照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。低压配电系统动力照明分开，消防设备配电自成系统。通过负荷计算，考虑到商业办公区域空调用电负荷占建筑物总用电量的50％，耗电量很大。因此，空调系统合理的配电与控制方式，很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时，两台800kVA变压器低压侧之间母线联络，在春秋季节，可将一台变压器关闭，减少变压器功耗，达到节电效果。

4.1照明及其它动力配电系统

配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成，变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线。住宅部分由预分支电缆接至各楼层总配电箱，由总箱引至各室末端配电箱。商业办公部分也是由预分支电缆接至各楼层总配电箱，由总箱引至各室末端配电箱（北楼的商业办公单独放电缆至各楼层总配电箱）。地下室其它动力设备，如水泵、电梯、风机、机械停车设备等由低压配电屏单回路放射式配电，这些重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置，使供电更可靠、更安全。

4.2商业、办公区域空调机组的配电

从变电所低压引两路电源至地下室两个机房控制中心配电屏，此段线路采用额定容量为1000A的电缆。主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等外部设备均采用独立回路供电，即放射式供电方式。保证了供电的可靠性。

5.照明系统

为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响，照明用电与动力用电线路尽量分开供给，本楼设有一般照明和应急照明。

5.1照明设计

按《民用建筑电气设计手册》规定，办公区域的一般照明照度的均匀度，按最低照度（100Lx）与平均照度之比确定，平均均匀度应在0.7以上，最低均匀度不得低于0.3.工作面上有无眩光，是衡量采光与照明质量的重要内容，按《民用建筑电气设计规范》，办公区域工作面上可以有轻微眩光。为防止天然采光产生的眩光，按功能要求选好采光口的方向，采用减少窗亮度和提高背景亮度，这也是控制不舒适眩光指数的有效措施。而避免人工照明所产生的眩光，要选好灯具，着重处理好背景亮度。搞好灯具布置，灯具布置间距宜不大于所选灯具的最大允许距离比，选用半间接型照明灯具。本方案选用格栅高光效荧光灯，从而限制了眩光，满足了照明的照度、色温、显色指数，达到了节能效果。住宅与商业区域二次装修时再确定照明方案，先预留照明用电容量。

5.2应急照明设置

地下室车库、电梯间、楼梯间、公共通信和主要出入口等场所设应急疏散指示照明及楼层指示灯，它们在正常及事故时均工作。在强电间设应急照明双电源切换箱，应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池。应急供电时间不少于30分钟，地下室应急照明箱配有EPS供电装置（平时连续供电时间不少于90分钟）。

地下室、电梯间、变配电房、主机房、消防控制中心、水泵房、电梯机房、电话总机、信息中心，这些场所均设应急照明及工作照明，应急照明分别占工作照明的25％～100％。

5.3特殊场所照明

对于有特殊要求的场所，如大楼外墙，节日彩光等设有泛光照明和特殊照明，设计时按估算负荷预留电源。

6.防雷、接地及安全

本工程预计雷击次数（南楼N＝0.1153次/a，北楼N＝0.1109次/a），防雷设计按二类防雷建筑物处理，利用建筑物金属构件作防雷装置。建筑的防雷装置满足直击雷、侧击雷、雷电感应及雷电波侵入，并设置总等电位联络。屋面上采用Φ12热镀锌圆钢做避雷带，避雷网格不大于10m×10m或12m×8m，利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接作为引下线，间距不大于18m，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷，从45m以上，每6米设均压环，所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通。为了保证建筑物外立面的效果，所有防雷装置均采用暗装作法。

本工程接地形式采用TN-S系统，防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、弱电机房、消防中心的接地共用接地极。接地电阻不大于1欧姆，达不到时增设人工接地。这样既保证了人身和设备的安全，也减少了由不合理接地引起的干扰。

为了保证人身设备的用电安全，设计要求建筑物内作总等电位联结。在地下室安装一总等电位联结端子箱，把总水管、煤气管、空调立管等所有进出建筑物的金属体及建筑物的金属构件等与电位联结端子箱连通。

7.结论

本工程的保安监控、电话系统、电视系统、火灾自动报警及消防控制系统预留有关的强电电源，具体做法不再讨论。通过以上对本工程供配电系统的设计情况的介绍，我认为建筑电气设计的合理性应从总体考虑其经济指标，才能取得最佳的技术及经济效果，真正做到高效、节能、舒适。

参考文献

[1] 戴瑜兴主编．民用建筑电气设计手册．湖南省建筑电气设计情报网组织编写．－北京：中国建筑工业出版社，1999．

[2] GB 50045-95．高层民用建筑设计防火规范

[3] 刘介才编．工厂供电．－北京：机械工业出版社，1998．

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[5] DGJ32/J11-2005 苏建科（2005）300号．江苏省居住区供配电设施建设标准．