淺論工業建筑的強電設計

李學峰

【摘 要】本文著重談論工業建筑的電氣設計。與民用建筑不同，工業建筑一般單層層高較高，單間面積大，動力負荷多，會接觸到高壓氣體放電燈照明、明敷設線路、動力設備配電、電動機控制原理等等方面的設計。設計前首先要對設計對象有深入的了解，比如對該工業建筑的建筑分類、建筑規模、室外消防水量、工藝流程等等一系列問題要有個清楚的認識，這些問題清楚后才會知道怎么設計才能滿足規范和工藝方面的要求。

【關鍵詞】工業建筑；電氣設計

On the industrial building strong electric design

Li Xue-feng

（Schenck （Tianjin） Industrial Technology Co.， Ltd Tianjin 300385）

【Abstract】This paper emphatically discusses the electrical design of industrial building. And compare with civil construction， industrial construction general single storey high， room area is large， dynamic load， will be exposed to a high-pressure gas discharge lamp lighting， Ming laying line， power equipment distribution， motor control theory and design.

【Key words】 Industrial building；Electric design

1. 所需重要規范

（1）電氣設計以安全為主，而消防安全又是重中之重。一般工業建筑的消防電氣設計應該嚴格遵循《建筑設計防火規范》GB50016-2006及《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-92的各項要求。在《建筑設計防火規范》第1.0.2條和第1.0.3條的適用范圍里有明確，一般工業建筑的電氣消防設計要做什么、做多少，大部分依據的就是這本規范。

（2）上述兩本規范只是工業建筑消防電氣設計中比較常用的兩本規范。并不是說只要依據這兩本規范就可以進行工業建筑的消防電氣設計了，比如還有《人民防空工程設計防火規范》等。工業建筑電氣設計包含方方面面，涉及到的電氣規范條文非常多也非常廣，大家平時要多讀多記。

2. 照明

（1）工業廠房照明與居住、公共建筑照明區別很大，居住、公共建筑一般都采用鋼盤混凝土框架結構，樓層也比較矮，燈具一般采用節能型直管熒光燈，其配線一般都采用電線穿管沿墻、樓板暗敷，燈具的控制一般是分散控制，照明配電箱一般都是嵌墻暗裝，這與高大的工業廠房照明形成鮮明的對比。

（2）照明設計必然涉及到照度計算問題，我們首先要通過照明空間的照度要求計算出所需的燈具數量。照度計算主要采用利用系數法、逐點計算法，在確定燈具數量時要特別注意其中的節能要求，即功率密度值的限制，這是強條，不能違反。

（3）對于回路設置，首先對于不同用途燈具我們劃分為不同回路，其次單個回路功率上的限制以及配電距離、控制區域、燈具位置等也是劃分回路的依據。

（4）應急照明包括疏散照明、安全照明、備用照明。關于疏散照明的設置要求《建筑設計防火規范》第十一章的第11.3節已經講得很明確。備用照明是用于確保正常活動繼續進行的照明，它的設置要看工業廠房生產工藝上有沒有這方面的要求。

3. 線路敷設

工業建筑單層層高較高，很多都是鋼結構，廠房內的電氣線路也是以明敷設為主。如果線路較少則直接穿鋼管明敷設，線路集中且多的地方可以采用金屬線槽、金屬橋架或在電纜溝內敷設。金屬線槽主要用來敷設電線，金屬橋架主要用來敷設電線電纜。要注意采用金屬線槽或金屬橋架敷設線路千萬別忘了金屬線槽或金屬橋架及其支架都必須接地，且金屬線槽橋架接地點不能少于兩處，每隔一定距離還要考慮重復接地。金屬線槽或金屬橋架中敷設電線電纜的數量在相應規范中有明確條文。比如規定線槽內電線的總截面不超過線槽內截面的40%；橋架內電力電纜總截面不超過橋架內截面的40%，控制電纜為50%等等。

4. 設備的選擇與安裝

（1）工業的特殊場所如多塵場所采用密閉式防塵設備，潮濕場所采用防潮設備，有腐蝕性氣體場所采用防腐設備，火災危險場所采用防燃設備，有爆炸危險場所采用防爆設備。

（2）廠房燈具由于數量多而且都是大面積同時開啟關閉，因此大開間廠房內燈具的操作控制主要采用集中控制方式，在管理間或值班室照明箱處統一操作。少許小開間場所可以采用翹板開關就地控制。對于沒有值班室的廠房，我們可以將照明配電箱安裝在廠房入口附近墻面上（方便操作），這時要注意廠房內部環境對照明配電箱的要求。

5. 動力負荷

（1）車間廠房內插座可以由工藝考慮是否裝設，電源可以由動力配電提供。普通用途的單相插座，負荷不大情況下可以和照明系統一起考慮，由照明配電箱配出回路。一般情況下可以暫時不考慮安裝到位，因為車間內環境目前還不明確，可以先在照明箱或動力配電箱內預留配電回路。

（2）工業建筑的動力設備的設置與工藝結合緊密，動力設備的控制箱、柜、盤一般與設備配套供應，因此很多情況下我們只需考慮供給電源就可以了。工業建筑動力線路可以采用直接埋地、電纜溝和橋架的敷設方式。動力負荷大小及設備布置情況、設備控制要求一般由工藝提供，也可以由甲方給出預留電源容量，如果實在沒有，可以用單位面積法估算動力負荷大小。對于不知道具體工藝設備的情況，可以按每平方米20W～80W預估。動力負荷估計不會太大的取低值，動力負荷可能很大或者有可能有空調負荷的廠房可取高值，標準廠房可取中間值，這要結合廠房的用途來確定預留量。

6. 配電系統

配電系統中的負荷計算和開關設備選擇涉及的方面很多，大家可以參見《工業與民用配電設計手冊》（第三版）的相關內容。這里談一下通俗的設備選擇方式，簡單地說就是，微型斷路器整定過載保護電流>1.25回路計算電流，塑殼開關（額定電流125A以上）整定過載保護電流>1.1回路計算電流，回路上其它設備額定電流（包括線路載流量）>斷路器整定過載保護電流。

7. 動力設備的控制

動力設備以電動機為主，我們談到動力控制，就必然涉及到電動機的啟動方式。電動機的啟動方式分全壓啟動和降壓啟動，是否采用降壓啟動與電動機啟動時對電網造成的影響有關系。一般要求，電動機啟動對電網造成的電壓降，經常啟動的電動機要求不大于10%；偶爾啟動的電動機不超過15%。在保證生產機械所要求的起動轉矩而又不至于影響其它用電設備的正常工作時，可允許為20%或更大些。工業建筑沒有明確功率多少以下才允許直接啟動，只是有電壓降要求，在電壓降允許范圍內你可以全壓啟動。一般全壓啟動電動機容量不大于變壓器容量的30%為妥。

8. 防雷

8.1 防雷設計原則。

按照相關的規范要求，工業建筑在進行防雷設計時，需通過對建筑物特點及其周圍的地質、環境、氣象、環境以及雷電活動規律等的調查，綜合考慮經濟、投資等多方面的因素，因地制宜地采取防雷措施，通常是按照交界處的電磁環境改變程度將需要保護的空間劃分為直擊雷非防護區（LPZ OA區）、直擊雷防護區（LPZ OB）、第一防護區（LPZ 1區）、后續防雷區（LPZ 2區）等分別進行雷電防護。

8.2 綜合防雷系統。

8.2.1 工業建筑的防雷裝置通常有外部防雷裝置和內部防雷裝置兩大類，外部防雷裝置是指常規的避雷裝置，主要是通過避雷針、避雷網等建筑物頂部的接閃器與引下線將雷電流導入接地裝置，使其最終擴散到地里；內部防雷裝置主要是用來減小建筑物內雷電流與其所產生的電磁效應的防雷措施。

8.2.2 企業自動化的管理使得生產對電力系統的要求也更高，但由于電子設備的集成度越高，耐沖擊的能力也就越低，由雷擊產生的巨大的雷電流對整個電力系統造成的破壞也更大，因此，需要除了外部防雷措施外，還需要采取一定的內部防雷措施，以防止反擊、接觸電壓等二次雷害和雷電電脈沖給電氣設備帶來的危害。廠房內部防雷采取的主要措施有共用接地系統、等電位連接、屏蔽（隔離）設施、安裝浪涌保護器及合理布線等。具體劃分可按照《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010的第三章節。關于避雷帶規格、網格大小、引下線間距、規格做法等等在GB50057-2010里也有詳細的要求，而且繪制方法與民用建筑防雷類似。

8.2.3 屋面的金屬構件（特別是突出屋面的設備）必須與避雷帶可靠聯結。屋面電氣設備還應根據建筑物的重要性采取相應的防止雷電波侵入的措施，并應符合下列規定：（1）無金屬外殼或保護網罩的用電設備宜處在接閃器的保護范圍內，不宜布置在避雷網之外，并不宜高出避雷網。（2）從配電盤引出的線路宜穿鋼管。鋼管的一端宜與配電盤外殼相連；另一端宜與用電設備外殼、保護罩相連，并宜就近與屋頂防雷裝置相連。當鋼管因連接設備而中間斷開時宜設跨接線。

9. 接地

（1）一般建筑常用的接地方式是TN-C-S和TN-S系統。如果變配電所在本棟建筑內部則采用TN-S接地方式，也就是PE線和N線自變壓器后嚴格分開。

（2）建筑物的接地裝置一般分為兩類，一種是人工接地體，另外一種是自然接地體（可利用建筑物基礎內的鋼筋）。一般情況我們盡量利用基礎內鋼筋網作接地體，但要注意，作為接地體的基礎內鋼筋網必須在室外地面以下距地面不小于0.8m，鋼筋規格是通過需要鋼筋表面積總和進行換算的，這在《建筑物防雷設計規范》中有具體計算公式。

（3）建筑總等電位連結箱（MEB），一般設置在配電總箱附近，安裝高度距地面0.5米，其規格和建筑等電位作法可以看看<<等電位聯結安裝>>圖集02D501-2的相關部分。如果建筑面積和規模較大，我們可以在建筑四角相應位置或建筑適當處多設置幾個MEB總等電位端子箱。建筑內的設備金屬外殼、設備基礎鋼構件以及其它金屬構件均要通過MEB或直接與接地體可靠聯結。進出建筑物的金屬管線及鎧裝電纜金屬外皮在出入建筑物處須和接地系統聯結。

（4）本文僅談了一般性工業建筑強電部分設計。工業建筑弱電部分系統相對來說簡單一些，原理與民用建筑設計同，設計量也不大。比如電話系統工業建筑使用量就小，只要明確需要的終端數量繪圖就很簡單了；火災報警部分由于房間功能單一，設置也不復雜，特別是小型的工業建筑。因此本文就不對工業建筑的弱電設計作深入探討。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2015）05-31-367