对电气设备设计中几点重要环节的讨论

Abstract: The rational design of buildings for power distribution systems and the use of advanced electrical equipment, it is very important to meet the civil functional requirements and conservation in building construction costs. This paper discussed the Strong electricity, weaknesses and energy efficient design of supply and distribution system.

Key words: electrical design; electrical equipment; energy-saving

一、强电部分

民用建筑供配电设计主要包括：高压供配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统、电缆导线的敷设、电气设备器材的选型和安装等。

(一)高压配电系统是一个工程配电的源头，因此这一部分的经济性主要体现在不出现故障，造成整个工程断电，选用合格可靠的产品。

(二)低压配电系统这一部分是一般民用建筑电气设计的核心部分。

低压配电系统一般是由树干式配电与放射式配电相结合而构成的，同样一栋建筑采用同一层次的产品，由于设计系统的不同，会产生很大的价格差，直接影响到基建的初期投资，这里包括系统的构成与设计时计算系数的选用。怎样才能使系统既经济又安全可靠呢?我们试举一例，假设某一栋高层公共建筑采用二路高压进线，采用二台变压器，并且在本建筑内含有水泵房、冷冻机房，我们通常做法是高压采用单母线分段运行手动联络(自动联络或不联络);低压为母线分段运行，联络开关设自投自复、自投不自复、手动转换开关，自投时应自动断开非保证负荷，以保证变压器正常工作，主进开关与联络开关设电气联锁，任何情况下只能合其中的两个开关，并且为避免动力负荷的启动干扰照明负荷，通常一台变压器的低压出线主要供给照明负荷，而另一台变压器的低压出线主要供给动力、空调负荷。如何设计能降低电气设备的成本呢?可以从两个方面解决，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，下面就分别从这两个方面讨论：

1、减少低压柜的出线回路

当我们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。功率因数及需要系数的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;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。

(三)设计的基本要求

1、可靠性

根据用电负荷的等级，要求在各种运行方式下提高供电的连续性，保证可靠供电;

2、简洁性

主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备;投入或切除某些设备或线路的操作方便，分合闸直观。这样既可避免误操作，又能提高系统运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。简洁性还表现在具有适应发展的可能性;

3、安全性

保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。电气设备均在额定电压、电流情况下工作，事故时能安全切断事故部分的供电;

4、选择性

从不扩大事故范围的角度考虑，电气设备的选择性也是设计应考虑的问题，选择性一般从不同整定电流的配合及断路器脱扣时间配合加以设计，但选择性提高势必使经济性降低，所以一般建议在重要回路考虑选择性。

通常在设计中只要满足规范的要求就基本上能满足上述四点要求，但经济性同样是设计电气各系统的重要原则。考虑经济问题时，必需从整个建筑的全局出发，根据建筑本身的特点，经济合理地设计电气的各系统，然而可靠性与经济性二者之间既有矛盾的一面也有统一的一面，如果过分强调可靠性，以配电系统为例，大部分设备由变配电所低压母线放射式供电，势必造成设备增多，投资增大，导致不必要的浪费，使经济性下降;如果过分强调经济性，减少设备，简化结线，就必然会影响可靠性，当发生事故时会造成较大面积的停电，从而又会带来损失，可见这样的结果是不但降低了可靠性，同时经济性也降低。因此在处理这些矛盾时，应当先满足可靠性的同时再提高经济性。

二、弱电部分

随着建筑智能化水平的提高，弱电部分的系统增加很多，弱电设备占基建投资的比率也越来越高，因此设计好弱电的各个子系统，对节约投资提高智能化水平是有重要意义的。

弱电部分的各个系统中，楼宇自控系统是由设计院按甲方及规范要求提出进入BAS监控或监视的点，并且在设计中预留BAS控制器之间的管线。控制器至各种传感器、变送器、阀门等的控制线、控制器的电源，均由承包商进行深化设计;其他的各弱电子系统如有线电视及卫星电视系统、保安监视系统、门禁系统、停车场管理系统均与BAS系统类似，目前设计中较深化的是综合布线系统部分，下面就从这个方面分析如何降低初期投资提高使用功能。

三、建筑供配电系统节能

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行，实现供配电系统的经济节能运行。设计应从下面几个方面考虑。

(一)供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于2级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。

(二)合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V，但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的，经方案比较，可以选择10(6)kV的制冷设备。

(三)变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200m以内，供电线路的电压损失已满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

(四)在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

(五)合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路损耗。