民用建筑供配電工程設計研究

景春茹

（蘭州煤礦設計研究院，甘肅 蘭州 730000）

由于民用建筑人口集中、樓房之間有較大的空間，存在眾多曲徑、多樣化用電設備等。因此，民用建筑供配電工程設計具有更高的復雜性，必須根據生活用電特點設計安全、可靠的供配電方案[1]。

1 民用建筑供配電工程的總體電氣設計

1.1 民用建筑電氣設計的原則

民用建筑電氣設計必須貫徹執行國家有關工程的政策和法令，應當符合現行的國家標準和設計規范。電氣設計還應遵守有關行業、部門和地區的特殊規定和規程。在上述的前提下力求貫徹以下原則：

應當滿足使用要求和保證“安全用電”；

確立技術先進、經濟合理、管理方便的方案；

設計應適當留有發展的余地；

設計應符合現行的國家標準和設計規范。

1.2 電氣設計的程序

民用建筑電氣設計主要包括初步設計階段與施工圖紙設計階段。其中初步設計階段的主要工作是：了解和確定建設單位的用電要求；落實供電電源及配電方案；確定工程的設計項目；施工圖紙設計階段，根據對比與遴選出的最終設計方案，其中涉及設計方案中規定的設計目標、規范、技術細節等供配電工程設計文本，開展下一步可執行的施工程序與步驟設計，進行基礎性的用電負荷計算；確定供配電設備容量與類型；編制出施工圖設計文件等。

2 民用建筑用電負荷計算

民用建筑的負荷計算是為了確定建筑物的用電計算負荷，以便正確合理地選擇電氣設備和器材，并為進行無功補償提供依據。

本文以照明用電負荷計算為例進行介紹。測算住戶照明用電負荷的方法有兩種：

（1）單位指標法

假設待計算的總用電負荷為Pjs(適用于照明及家用電負荷)，則給予單位指標法的計算公式為：

①式中，Pei為單位用電指標，Ni為單位數量，如戶數。

（2）單位面積法，按單位面積法計算負荷，其表達式為：

②式中，PM為實際最大負荷，單位為kW，Ped為單位面積計算負荷，單位為W/m2，S 為小區總面積，單位為m2。η 為同時系數。

確定用電負荷是進一步完成供配電設備容量與類型選擇的基礎。為了保證供配電過程的安全性與可靠性，在計算用電負荷時還需要給出一定的安全余量，具體操作根據實際工程需要決定。

3 供配電設備與模式選擇

供配電設備選型需要根據用電過程的安全性、可靠性以及經濟性來完成，具體操作如下。

3.1 供配電設備的選擇方式

考慮到供配電過程可能處于正常工作模式、短路過流工作方式、電壓不穩定工作方式等多種情況，因此需要綜合多種情況可能性，給出恰當、可靠的供配電設備選型。

1）按工作電壓選擇電氣設備

考慮電壓不穩定條件下，根據一般家用電器允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.1～1.15 倍進行計算，這里可以將供配電設備的額定容量定為家用電器處于電壓波動下的峰值即額定電壓的1.15 倍。

2）按工作電流選擇電氣設備

電氣設備的額定電流IN是指在規定的環境溫度下，設備的長期允許通過電流。IN不應小于該回路的最大持續工作電流。

3）按環境條件選擇

按照設備的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求選擇導體、電器的種類和形式。

3.2 變壓器容量計算與選型

民用建筑尤其是高層建筑用電負荷大，大部分變壓器長年接入電網運行，變壓器的長期累計損耗相當可觀。因此，研究變壓器損耗與負荷率的關系，合理地決定變壓器額定容量、類型對于安全、高效用電非常重要。

假設X# 樓負荷計算結果為下表1：

表1 X# 樓負荷計算結果

則X# 樓的箱式變壓器選擇為：根據負荷計算，實際運行后負荷功率為：421.3kW，負荷電流為638.61A；依據有關變壓器運行規范及規程中的規定，確保變壓器安全、經濟、可靠運行的條件，應選擇630kVA電力變壓器做為#1 箱式變的供電電源；此時變壓器運行負荷率可達66.8%[2]。

目前應用于民用建筑供配電工程的配電變壓器類型主要包括油浸式配電變壓器S9 系列配電變壓器以及S11 系列配電變壓器等類型，根據民用供配電要求，綜合考慮到經濟型與安全可靠配電需求，這里建議選用S9 系列配電變壓器，結合以上變壓器容量需求計算結果，X# 樓選擇使用S9-630kVA 10/0.4kV 型配電變壓器[3]。

4 供配電工程電氣施工制圖

電氣施工圖包括以下內容和圖樣：

1）設計說明。制定的設計說明包括擬采用的配電模式、負荷等級、線路走線、用電安全設計及施工細節比如電氣安裝高度、電器設備安裝注意事項、施工安全規范等。

2）主要材料設備表。包括工程所需的各種設備、管材、導線等名稱、型號、規格、數量等。設備材料表上所列的主要材料的數量，由于與工程量的計算方法和要求不同，不能作為工程量編制預算的依據，只能作為參考數量。

3）配電系統圖。又稱“電氣原理圖”，用來完整性、系統性的展示配電主設備以及附屬設備之間的關聯以及線路連接，同時也能反映各個設備部件之間的電信號走向。系統圖不表示電氣線路中各種設備的具體情況、安裝位置和接線方式。

系統圖有變、配電系統圖，動力系統圖，照明系統圖，弱電系統圖等。內容包括：整個配電系統的連接方式，從主干線至各分支回路的路數；主要變、配電設備的名稱、型號、規格及數量；主干線路及主要分支線路的敷設方式、型號、規格。

4）電氣平面圖。表示電氣線路和電氣設備平面布置的圖紙，也是進行電氣安裝的重要依據。平面圖可以表示電氣線路中各種設備的具體情況、安裝位置和接線方式，但不表示電氣設備的具體形狀。內容包括：建筑物的平面布置、軸線分布、尺寸以及圖紙比例；各種變配電設備的編號、名稱，各種用電設備的名稱、型號，以及它們在平面圖上的位置；各種配電線路的起點、敷設方式、型號、規格、根數，以及在建筑物中的走向、平面和垂直位置；建筑物和電氣設備防雷、接地的安裝方式以及在平面圖上的位置。

［1］李兵，程大章.民用建筑供配電可靠性分析[J].電工技術雜志，2003，12：34-38.

［2］李炳華，劉文坤.民用建筑中供配電系統若干問題的再思考[J].建筑電氣，2010，12：3-8.

［3］葉充.建筑供配電系統可靠性評估與思考[J].建筑電氣，2011，06：19-24.