杭州市建筑设计研究院有限公司 310020
摘要：对低碳经济时代的到来，在实际操作中的施工用电，如何做好节能减排、降低能源消耗是一关键，另一关键是如何采用先进的技术手段、设计方案和设计理念来提高建筑电气设计的经济性和可靠性，这已经成为建筑电气企业关注的重点，也是整个电气工程中一项至关重要的话题。
关键词：建筑电气；可靠性；经济性
1．供配电
供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期和远期发展的关系，做到远近期结合，已近期为主，适当考虑发展的可能，按照负荷的性质、用电容量、供电条件，合理确定设计方案。
1.1．高压供电
一个工程配电源头就是高压配电系统，其供电电压的选择应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位的远期规划及当地电网现状综合考虑确定。在确定完供电电压后另一个需要重视的方面，就是高压接地方式。它与电网的电压等级、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切关系。同时方式的选择直接影响电网的绝缘水平，电网供电的可靠性、连续性和安全性。近年来我们在设计时接触最多的便是20KV以下的城市配电网，其主要采用中性点直接接地或经一低阻抗接地的系统，称为有效接地系统。它的优点是系统的过电压水平和属变电设备所需的绝缘水平较低。通过这种方式降底设备和线路造价，经济效益显著。缺点是发生单相接地故障时，单相接地电流很大，必然引起断路器的跳闸，降低了供电连续性，因而供电可靠性较差。
1.2．变压器选择
接下来就到了变压器部分，变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择，当符合下列条件之一是，宜装设两台及以上变压器：有大量一、二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。目前具备一定规模的民用建筑，均设置了两台及以上变压器。当其中任何一台变压器断开是，其余变压器的容量来满足一级负荷及二级负荷的用电。变压器容量应根据计算负荷选择，动力和照明宜共用变压器。但照明负荷较大或动力和照明共用变压器由于负荷变动引起的电压闪变或电压升高，严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设动力专用变压器，如大型建筑中的空调冷冻机等。同时这类负荷容量较大的季节性负荷专设变压器还有一个好处，即使在过渡季节可将这部分变压器退出使用，节省空载损耗。
1.3．低压配电
低压配电系统则是一般民用建筑电气设计的核心部分，低压配电系统应根据工程性质、规模、负荷容量等因素综合考虑。应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修需要。自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。
在正常建筑物内，大部分用电设备容量不很大，有无特殊要求，我们可采用树干式配电，从而大大减少供电回路。在设计时首先将负荷的位置和种类确定，相同性质的负荷通常会在同一区域内。比如一栋高层办公楼，每层的供电性质是一直的且在同一个竖向区域内，这时可设一个回路供电由低压母线槽馈出。这样做将出线回路适当减少，从而减少低压柜的台数及供电电缆数量，最终降低设备成本。但是这样做的缺点是，当出线回路检修或者是出现故障时会造成大范围的断电。但是实际上我们的办公楼断电的频率还是很低的，现在的电气保护设备也是越来越趋于稳定可靠，大电流低压母线槽也几乎都是大容量的单回线供电，整个配电线路简单且断点少，故障概率近一步降低。并且办公楼不出现故障时是很少检修的，所以在非重要的供电回路中这样的方案是可行的，同时也符合经济性的原则。当然用电设备容量大，或负荷性质重要，仍然还是采用放射式配电。毕竟对于这类设备持续运行等可靠性要求还是放首位的。
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2．电线和电缆选择
电线、电缆是整个配电系统的血管，在整个供配电环节中占有重要位置。而且电线电缆的主要导电材料是铜，目前铜金属又年年涨价，渐渐的电线电缆这块的造价占电气总造价的比重越来越高，合理选择电线电缆成为设计中不可忽视的一个环节。
2.1．导体材料选择
用作电线和电缆的导电材料通常为铜和铝两种，20℃时的电导率：铜为1.72*10－６Ω·cm，铝为2.82 *10－６Ω·cm，在载流量相同时铝芯截面是铜的1.68倍。铜芯线损耗比较低，铜材机械性能优于铝材，抗疲劳强度约为铝材1.7倍。反之铝材比重小，在相同的电阻时质量是铜材的一半。根据规范要求易燃易爆场所、重要的公共建筑和居住建筑、特别潮湿场所和对铝有腐蚀的场所、人员聚集较多的场所、重要的资料室、计算机室和重要的库房、移动设备或有剧烈振动的场所及其它有特殊规定的场所中的配电线路、控制和测量线路均应采用铜芯导体；而铝材由于比重小重量轻，在架空输电线路及较大截面的中频线路中大部分采用铝芯电线电缆，并且由于铝材的造价低，在许多场所也得到广泛运用。
2.2．导体截面选择
按温升选择截面：为保证电线、电缆的实际工作温度不超过允许值，电线、电缆按发热条件的允许长期工作电流，不应小于线路的工作电流。
按经济电流选择截面：按载流量选择线芯截面时，只计算初始投资；按经济电流选择时，除计算初始投资外，还要考虑经济寿命期内导体损耗费用，二者之和应最小。《低压配电设计规范》征求意见稿的第3.3.3条，也规定了电缆截面选择的经济条件：当电缆用于长期稳定的负荷或必要时，经技术经济比较合理时，宜按经济电流密度选择导体截面．该条文适用于低压电力电缆配电线路，补充了低压电力电缆按经济条件选择的要求．其编入的出发点在于响应国家提出的节能减排的号召，按经济电流（寿命期内，投资和导体消耗费用之和最小的适用截面所对应的工作电流）选择电缆截面，逐步与先进的国际标准《电力电缆截面的经济最佳化》IEC287-3-2/1995等同或等效，逐步与国际接轨。
按电压损失校验截面：配电设计中，按电压损失校验截面时，应使各种用电设备端电压符合电压偏差允许值。当然还应考虑到设备运行状况，例如对于少数远离变电所的用电设备或者使用次数很少的用电设备等，其电压偏移的允许范围可适当放宽，以免过多地耗费投资。
2.3．导体敷设方式
电线电缆敷设方式非常多，以桥架为例，可敷设在无孔托盘内、有孔托盘内、托架上、梯架上，有盖或无盖。敷设方式不同，校正系数也不同。多回路或多根多芯电缆成束敷设的载流量降低系数，应符合《布线系统载流量》、《民规》表7.4.4-1）的规定，表中的系数适用于尺寸和负荷相同的电线束或电缆束。电缆束的降低系数是基于束中所有导体长期稳态100%负荷率运行，由于装置运行条件的变化，负荷率小于100%时，则电缆束的降低系数可高些。《布线系统载流量》所列电线电缆的可能敷设方式达50种之多，但可供直接查取载流量值的敷设方式不到十种，A1、A2、B1、B2、C、D、E、F、G敷设方式的载流量是已经过试验或计算方法确定了的。这就需要我们针对现有的实际敷设方式，正确查取载流量值的参考敷设方式。
3．结束语
随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高，用电量的激增往往超出设计者的预料，对供配电系统可靠、稳定、安全带来了巨大考验，这就需要我们电气设计者具有前瞻性。在设计时应做全面考虑，合理有效设计供配电系统，正确经济选用电线电缆的型号和规格。让整个配电系统在可靠性和经济性之间取得最佳的平衡。
参考文献：
[1]中国航空工业规划设计研究院 《工业与民用配电设计手册》 中国电力出版社 第三版。
[2]王文涛、吴艳飞 浅谈如何提高建筑电气设计的可靠性和经济性[J].科技创业家，2011（7）.
论文作者:建筑电气设计的可靠性和经济性的综合论述
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/11
标签：负荷论文; 截面论文; 变压器论文; 电缆论文; 经济论文; 设备论文; 电流论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;