智能小區建筑電氣工程設計研究分析

曹玉瑩 曹琳

（長春建筑學院 吉林省長春市 130604）

近幾年，智能小區的數量和規模在不斷擴大，為了提升智能小區的環境和整體水平，要從電能、電氣技術等方面維持空間-環境的平衡，從而創設更加合理的設計方案，發揮不同智能系統的應用優勢，實現經濟效益和社會效益的和諧統一。

1 智能小區建筑供配電系統設計

1.1 短路電流計算

在智能小區供配電系統設計方案中，要對短路電流予以重視，之所以會產生短路電流，是因為導體和地之間在沒有經過負載阻抗的條件下出現了直接電氣連接的現象，造成嚴重的電力系統故障問題。究其原因，線路絕緣老化、機械損傷、雷擊、操作人員誤操作等較為突出，不僅會造成短路電動效應，使得電壓出現驟降的問題，嚴重影響整個供配電系統的運行效率，甚至會造成大范圍的停電事故。為此，要利用標幺值法進行短路電流的計算，從而落實對應的處理控制方案。

（1）計算初期要選定基準容量設定為Sd、基準電壓設定為Ud，在實際計算中要將不同的參數轉變為與基準量的比值。在工程設計中，Sd一般為100MVA，而對應的基準電壓則為短路電流計算電壓，因此，Ud=Uc。

（2）確定基準數值，本文以某智能小區為例，Uc1為10.5kV、Uc2為0.4kV，按照計算得出基準電流標幺數值為Id1=5.5kA、Id2=144.3kA。

（3）對前一級斷路器、電纜線路、配電壓變壓器等進行標幺值的計算，然后繪制等效電路圖，見圖1。

綜上所述，利用三相短路電流穩態數值對導線進行熱穩校驗等方式后，就能評估校驗的結果，然后判斷短路電流，從而落實更加合理的設計單元。

1.2 變壓器選擇

（1）要結合智能建筑的實際應用需求判定變壓器的數量和容量，結合《JGJ/T16-92》的具體要求，對具有一定規模的工程項目應用對應的電力變壓器，從而提升綜合控制的效果。并且，變壓器的數量和一次設備投資息息相關，因此，要從設備利用率、變壓器數量以及型號、節能減排要求等多個方面落實具體工作，積極提高用戶用電的整體質量。本文選取的小區具體變壓器選型如下：1）1#，裝見容量428kV、計算電流為306A；2）2#，裝見容量334kV、計算電流為278A；3）3#，裝見容量334kV、計算電流為287A；4）4#，裝見容量398kV、計算電流為283A。組團共需要6臺變壓器，每臺變壓器的供電目標特定，并且低壓母線維持三相平衡，這種處理方式能更好地解決故障并活膚供電[1]。

圖1：等效電路圖

圖2：低壓電器主接線示意圖

圖3：三級保護示意圖

（2）結合實際應用要求選擇對應的變壓器類型。目前，10kV以下配電網常見的變壓器主要分為油浸式配電變壓器、S11 系配電變壓器以及環氧樹脂干式變壓器等，不同的變壓器具有其應用優勢和不足。技術部門要結合實際應用要求選擇對應的設備，本校區選擇的是“D，yn11”聯組模式，能在減少零序阻抗的額基礎上，減少單相故障接地造成的不良影響。并且，在接用單相不平衡負荷參數是，能充分發揮變壓器設備的應用優勢。

1.3 配電系統設計

1.3.1 配電總體設計

本校區住宅樓整體結構以人工湖為核心，高層較多，這就使得負荷點的分布比較規律，因為是智能化高檔小區，因此，利用箱式變電站完成小區變電處理工作[2]。

（1）將小區進行建筑單位布局和負荷容量的分塊處理，匹配不同組態應用管理方案，將形式、樓層數一致的住宅分為一組，提高配電設計質量和應用效率，最大化優化綜合設計效果。例如，家庭照明用電設置為三級負荷，消防動力負荷設置為一級負荷，結合不同的供電需求匹配不同的變壓器。

（2）為了滿足配電的應用標準和需求，要將箱變中心作為設計基礎，采取就近原則實現配電處理，確保周圍區域都能借助電纜放射式配電模式完成控制工作。最后，從各個建筑低壓電纜的分支箱內，實現線纜到單元配電箱處理工作。

1.3.2 低壓配電接線設計

對于智能小區電氣設計工作而言，電氣主接線是低壓電氣設計工作的根本，案例小區選取的是單母線接線處理方式，確保電源和所有共線都利用同一段母線完成連接管理，能在提升可靠性的同時避免安全事故。但是會存在故障停電時間較長的問題[3]。因此，小區內超過九層的單一建筑采取了雙電源供電的方式，不僅能維持一級負荷的安全用電，還能維持應用要求。例如，3#箱變所利用單母分段供電形式，具體如圖2。

1.4 繼電保護設計

依據智能小區實際要求對供配電系統予以一次系統的測量和保護，選取PDM-850E-T 綜合保護裝置，利用三相定時限過流波保護和零序保護兩種方式完成控制[4]。

2 智能小區建筑火災報警和消防聯動系統

2.1 火災監控設計

結合小區的實際應用要求和規范，要在報警前端設備設置火災探測器和手動報警按鈕，以保證對應問題能得到有效解決。一般而言，探測器會設置在地下停車場和各個住宅樓，完善探測區域劃分的基礎上，要依據不同環境和標準配置不同的感煙探測器和感溫探測器[5]。

另外，要在每層樓的逃生通道或者是電梯前室設置區域顯示盤，從而及時進行火災監控，要結合整個小區的應用規范和設計要求布置水流指示器，配合對應導線敷設工作，就能大大提高綜合火災監控效果。

除此之外，要設置電氣火災監控系統，其最大的性能就在于能對電流引起的火災予以實時性監督，利用脫扣控制、線路溫升控制、配電箱溫度監測以及電設備溫升控制等對具體內容予以集中分析，按照設備分級和二級保護的應用要求完成監測位置的定位。

2.2 消防通信和廣播系統設計

（1）在小區地下柴油發動機房、空調機房以及水泵機房等位置設置消防專用電話分機，利用消防控制室消防電話放射性布線的方式整合網絡模式，提高布線的規范性，并借助穿鋼管敷設方式和阻燃型電纜實現設計工作。

（2）應急廣播系統的設置，確保能及時播報警情，有序指揮人員安全撤離。本案例小區設置的應急廣播系統主要設置在樓梯間、室外廣場、地下車庫等位置，結合具體規范要求選擇的是3W 擴音器、距離控制在25m 范圍內[6]。

3 智能小區建筑防雷系統設計

3.1 總體方案

依據建筑物防雷設計規范的具體內容，充分分析住宅樓小區的建筑特點，設置直擊雷防護等級為III 級，并且匹配智能小區電子信息處理的應用規范，小區的電磁干擾防護水平為C 級。結合住宅樓防護要求，要將直擊雷作為關鍵的防護對象，借助避雷針、避雷網予以控制，并配合防電磁干擾標準實現綜合系統處理，完善內部管理。

3.2 外部防雷設計

（1）利用接閃器。設置在建筑物的頂部，能有效承接直擊雷保護整個建筑物。比較常見的接閃器包括避雷針、避雷網等，因為建筑屬于II 級防雷建筑，因此，采取的是放射式避雷針和避雷帶聯動的混合接閃器，能有效減少電磁場輻射問題。并且，加裝避雷帶，在屋頂女兒墻位置利用F10 熱鍍鋅圓鋼設置避雷帶，基礎尺寸在20m*20m 以下。

（2）應用引下線處理方式，除了設置混合接閃器，還要配合方法拉第籠完成防護處理，依據建筑物防雷設計規范的具體內容，在建筑物超過30m后，針對超出部分每三米位置就要設置壓環結構，利用導線和防雷裝置連接墻上的欄桿和金屬門窗[7]。

3.3 內部防雷設計

在應用綜合處理方式完成內部防雷處理工作中，最關鍵的就是要避免雷電波侵入，從而大大減少電磁脈沖產生的影響。

一方面，在配電變壓器設置避雷設備。對于整個智能小區電氣系統而言，配電變壓器是基礎設備，因此，要想提升防雷內控效果，就要對設備予以集中管理，利用防雷處理措施避免雷電過電壓對變壓器產生影響。

另一方面，要安裝浪涌保護器。一般我而言，在電網附近出現雷擊問題后，雷電的電壓會借助交流電源線路直接進入到建筑物的內部，這不僅僅會對建筑物內的電子電器設備產生影響，甚至會出現較強的電磁脈沖信號產生電磁干擾。為了保證弱電設備不會受到影響，要結合電子設備電源保護要求設置三級保護方案（圖3）。首先，在變壓器低壓側設置一級防護。其次，在電子設備的中端位置和中心管理主機的輸電線路位置設置二級防護。最后，在終端設備的前端設置末級浪涌保護器[8]。

4 結束語

總而言之，在智能小區電氣設計工作中，為了保證設計模塊和具體設計內容都能發揮時效性，要整合設計整體框架結構，確保各個系統相互獨立且功能關聯，從而形成統一的管控主體，為小區安全提供保障，滿足智能小區電氣應用的規范，為建筑行業智能化可持續發展奠定堅實基礎。