摘要：电能在现代社会中占据着举足轻重的地位，是现代社会活动中不可或缺的重要能源之一，不论日常生活、学习办公，还是企业生产都离不开电能，人类已对电能产生依赖性。现代建筑中离不开电气工程，强电、弱电设计在整个建筑设计中占据着重要位置。现代化建筑、智能化建筑的实现都需要电能的支持。现代建筑中做好强电及强弱电一体化设计至关重要。建筑中强电及强弱电一体化设计关系着建筑：配电、照明、通信、防火、防盗等多方面功能，其稳定性和安全性决定着现代建筑能否正常运行。文章介绍了现代建筑中强电设计以及强弱电一体化的理念，阐述了强电设计中电力负荷计算、强电系统安全的相关措施，并对强弱电一体化设计中的布线和防电磁干扰问题提出了相关建议。
关键词：现代建筑；强电设计；强弱电一体化；防电磁干扰；电力负荷
前言
随着我国经济的不断发展，各种大型商场、高层写字楼及住宅楼等现代化建筑不断涌现，而电气工程作为现代建筑中配电照明、通信通讯及防雷安保等方面的能源及电力供应，其稳定性和安全性将决定现代建筑是否能够正常运行，这就对建筑中电气工程的设计及施工提出了更高的要求。为了保证建筑电气系统的质量，国家对强电系统的施工进行了严格的规定，但是在实际设计及施工过程中，仍存在许多问题，如电负荷标准和需用系数不明、配电箱漏电、接地保护系统不完善等，严重威胁着电气系统以及人身的安全。同时，随着自动化系统和智能建筑的大量推广使用，强弱电一体化技术也开始在电气工程设计中得到应用，该技术综合了配电技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等的特点，对各功能单元得到功能及布局进行了优化，从而保证了电气系统的多功能、高质量、低能耗，并且降低了电气施工的成本，又便于电气设备的制造与管理。
一、强电设计的技术措施
关于住宅强电设计主要涉及两个方面的内容，即住宅电力负荷需求和强电系统安全。
1.1住宅电负荷计算
由于住宅居民拥有电器种类和数量，以及用电设备投入时间的不确定性，这就给住宅电负荷标准的设计带来了很大的困难。如果对电负荷的预测不准确，例如，在变压器选择时，若其干变容量过大，就会造成资源上的浪费，而干变容量不足，就会给电气工程带来很大的质量隐患。在实际设计中，通常采用单位面积法计算用电负荷，对于不同的面积区域采用不同的标准，一般面积越大的区域负荷密度越小，但是这种方法的计算得不够准确，在后期需要进一步的复查。此外，可以采用单位指标法计算负荷P js （适用于照明及家用电负荷），再乘以需用系数η，即可得到实际最大负荷（P M ），如式（1）所示。
P M =P js ×η （1）
其中，η为需用系数，是电力负荷计算中的重要参数，其数值根据住户数量、电器具数量和负荷特性来动态确定，应根据不同国家或城市的生活习惯进行适当的调整。一般，用户数量在25～100户的取0.6；用户数量在101～200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35。
因此，在住宅电负荷实际计算中，可以先采用单位面积法计算出最大电负荷，并以此作为单位用电指标，再采用单位指标法计算出住宅楼的总负荷。同时，在设计中还应考虑电梯、消防设备和小区公共照明等用电负荷，从而适当增大用电容量，确保电气系统的安全。
1.2 住宅强电系统安全设计
住宅强电系统的安全和质量，直接影响到居民的生命与财产安全，其主要涉及住宅供电线路的选择、漏电及防雷保护这几个方面的内容。
在住宅强电设计的线路选择时，照明用线路和接地保护线路有所不同。照明用线路为中性线（N线），主要采用三大一小的四芯电力电缆，而电缆截面积是线路选择的关键参数。我国对住宅的中性线的选择有明确的设计规范，要求其截面积高于相线的截面，一般是住宅进户线截面不低于10mm2，分支回路截面不低于2.5mm2。同时，为了避免因居民用电负荷的快速增长而造成强电线路负荷不足，还可以通过增加住宅分支线路的回路数量，以间接增加线路截面积。例如，住宅的空调、照明、厨房、卫生间等所用电源的插座应进行分路设计或设置独立回路。对于接地保护线路（PE线），其截面积的选择应根据相线截面的大小进行适当的调整，通常当相线截面S小于16mm 2 时，2.5＜SPE＜16；当16mm 2＜S≤25mm2时，SPE≥16；当S＞25mm 2 时，SPE≥0.5S。
在现代住宅中，电气线路使用和维护不当，容易造成漏电和电路短路，极易引发电击事故和电气火灾事故，目前主要是通过安装漏电断路器来进行相应的保护。不过由于住宅电路短路故障多为电弧短路，其产生的短路电流较小且持续时间短，有时会造成漏电断路器无法实现及时跳闸。因此，应严格按照住宅设计规范，在住宅总电源进线处和室内电器插座电路上分别安装漏电保护装置，形成两级漏电保护。同时，还应采用动作电流小、动作时间短的高质量的漏电保护器，以及时切断漏电电路。
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此外，对于住宅电气设备进行有效的接地设计，不仅能够很好地避免电击事故的发生，还能防止电气设备遭受雷击破坏等。目前，住宅供电系统通常采用TT、TN-C、TN-S、TN-C-S等方式进行接地保护。在TT系统中，每个住宅中均有单独的接地极和PE线，住宅间故障电压不会发生互窜，但是其对于小电流故障的灵敏度较低，一般需要大容量的漏电保护器或过电流保护器来切断接地故障。对于TN-C系统，其N线和PE线采用同一条线路，易受线路中不稳定和不平衡高次谐波电流的影响，且电位基点不稳定。对于TN-S系统，其N线和PE线是独立的，系统正常运行时，PE线上没有电流，只是N线上有不平衡电流，但是系统内的PE线是相通的，故障电压可以沿PE线传导至别处，另外，有关在道路照明的相线的碰壳短路试验中发现，采用TN-S系统时，故障点存在危险电压，会威胁人身安全。这几种接地保护系统各有优缺点，因此在住宅强电设计中，应根据住宅实际情况进行选取。
二、强弱电一体化设计
强弱电一体化设计可以降低住宅电气系统成本，且便于管理和施工，更能适应现代住宅、商城等建筑的智能化发展。
2.1 布线设计
在强电的周围存在较强的磁场，若强弱电布线距离过近，会对弱电线路（电视线、电话线和网线等）的信号等产生影响，因此在强弱电一体化布线设计中应合理地控制布线距离。
一般要求弱电电缆不能与高压（AC＞1000V，DC＞1500V）电缆一起捆绑布线，其终端与高压电缆终端的最小间距为450mm，同时还应避免与低压（AC＜1000V，DC＜1500V）电缆一起捆绑布线，其终端最小 间距应保持在150mm。另外，在布线过程中，弱电电缆应避免与一些有害设备，如避雷器、腐蚀性流体、温度超过60℃的物体等直接接触，其间距不得少于150mm。不过，在弱电电缆与超低压电线（AC＜42.4V，DC＜60V）一起布线时，其终端可以不设置间隔，直接进行捆绑布线。
目前，结构化布线作为一种具有全新概念的布线系统，成为一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。它可以将建筑中所有设备、语音交换、数据终端、视频设备、保安监控、电力系统和热力系统与通信和计算机网络设备连接起来，利用双绞线、光纤及其他器件进行统一规划、设计和施工，从而实现现代建筑的智能化管理和控制，必将在现代智能化建筑中得到更加广泛的应用。
2.2 防磁干扰设计
在强弱电一体化的机柜里，强电系统对弱电系统的干扰主要来自传输耦合（导线、电缆耦合）和辐射耦合（感应、传导耦合）2种，因此一般通过隔离、屏蔽的方式进行抗磁干扰设计。以信号线造成的干扰为例，可以采用光电器件隔离或脉冲变压器隔离的方式，并使用专用隔离放大器，从而将模拟信号在输入回路上与主回路进行电气隔离。另外，可以采用磁屏蔽层将弱电系统进行屏蔽，从而阻断电磁干扰，如静电屏蔽（针对高、低频段干扰）和电磁屏蔽（针对高频段干扰）。对于电磁屏蔽设计，一般采用镍铜合金丝编织成屏蔽金属网对弱电系统进行屏蔽，同时合理设计接缝和信号线出入口的金属网安装，可以将100MHz的电磁干扰衰减90dB左右。值得注意的是，屏蔽层的接地方式会影响其对电磁干扰的屏蔽效果，一般对于高频电路，要求其采用多点接地的方式，屏蔽层接地点间隔不能高于0.25λ或将屏蔽层两端接地；而对于低频电路（低于1Hz），则采用单点接地的方式，
例如，采用同轴电缆作为信号线时，只需将信号源与屏蔽层的连接处接地。
结束语
随着人们对居住和工作环境的要求不断增加，建筑电气工程设计在现代建筑中的地位越来越重要，现代社会已离不开电能，保障供电稳定极为重要，现代建筑中不论是电器还是电梯或是通信系统、安全系统都需要电力的支持。想要保障现代建筑内部供电稳定和可靠性，必须要做好强电、弱电、强弱电一体化设计，保障设计的科学性和合理性，把故障率将到最低，保障整个电气系统安全稳定运行，也对保障人们生活质量，减少电气故障和事故起到至关重要的作用。
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论文作者:符马飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/30
标签：住宅论文; 强电论文; 负荷论文; 系统论文; 截面论文; 屏蔽论文; 强弱电论文; 《电力设备》2017年第28期论文;