改善建筑電氣設計的可靠性和經濟性探討

錢志永

（深圳市華陽國際工程設計股份有限公司廣州分公司，廣東廣州 510630）

0 引言

隨著國內電力資源需求量的不斷增大，建筑電氣設計期間，有著任務重、周期短、時間緊迫的特點。因而，在開展建筑電氣設計工作期間，應當處理好電氣設計可靠性、經濟性二者之間的關系，在確保用電安全的前提下，降低投資成本，提高建筑電氣設計的整體水平。

1 建筑電氣設計原則分析

對于建筑電氣設計工作而言，應當遵循經濟性、可靠性兩大基本原則。一方面，經濟性原則主要是指設計期間應考慮到建筑的實際情況與經濟效益，杜絕投資浪費等問題的發生。通過提高電氣設計經濟性水平，可以在未來幾年時間內降低運行費用。另一方面，可靠性原則主要指的是設計環節中應嚴格根據國家法規以及行業標準，確保建筑電氣設計的質量。同時，電氣設計應當符合制圖標準以及現行的設計規范要求。具體設計工作中，應當嚴格遵循標準化設計程序，保證建筑供電過程的安全性、連續性、可靠性。對于經濟性、可靠性原則而言，二者之間有著密切的關系。首先，相比較而言，只要符合國家現行規范與標準，就能達到設計的可靠性方面的要求。但是，就目前建筑電氣設計來看，很難滿足經濟性方面的要求。其次，設計可靠性、經濟性之間存在著辯證、統一的關系。配電系統設計期間，若過于關注設計的可靠性，就將導致設備投資費用的增大，進而造成資源浪費的問題。相反，如果過于關注經濟性，并對配電設備進行過多的簡化，就將導致電氣設計可靠性較差。鑒于此，建筑電氣設計環節中，應當從建筑的全局著眼，通過對建筑自身特點做出全面分析之后，處理好二者之間的矛盾關系，提高電氣設計的整體水平[1]。

2 改善建筑電氣設計可靠性的措施與要點

2.1 依據建筑電氣設計的規范標準開展設計

電氣設計質量不僅關系到電氣系統的應用水平，甚至影響到整個建筑及其內部人員的安全性。因此，建筑電氣設計不能出現半點紕漏。首先，設計環節中要嚴格按照設計規范與行業標準開展設計。同時，應遵守電氣設計的基本原則，相關人員應當對國家最新出臺的文件做出深入的解讀，并以此作為指導開展后續設計工作。其次，作為電氣設計人員，要加強對電氣設計理論知識與文件的學習，正確理解文件的意思[2]。除此之外，還要謹慎處理各類文件的銜接部分與內容，提高電氣設計的整體水平。

2.2 注重絕緣材料、開關設備的設計與檢查

一方面，絕緣材料對于電氣系統的安全性有著重要的影響。一旦選用的絕緣材料不具有良好的絕緣性能，將導致安全事故的發生。因此，應當做好絕緣材料的設計與進場前的檢驗工作，重點對絕緣材料的厚度、阻抗以及直徑等參數做好設計與檢查等工作。另一方面，應做好開關設備的設計。設計期間，對于低壓配電開關的選用，要結合實際情況合理選擇隔離開關、負荷開關等。就變壓器低壓側電源開關而言，需要使用斷路器，如果變壓器的容量相對較小，并且采用三級負荷供電，才能應用熔斷器開關設備。此外，為了能夠在斷路器檢修過程中形成斷口和電源隔離，設計時應當在斷路器的兩側位置設置隔離開關。如果低壓系統使用的是固定式配電裝置，為確保電氣設計的安全性與可靠性，應當在開關設備的電源側，加裝隔離電器等設施[3]。

2.3 做好過載、短路、漏電保護設計

通過開展電氣線路過載、短路狀態下的過載保護設計，能有效防止過載、短路問題所造成的電流激增現象。首先，在開展過載保護設計時，應當選擇電流值適當的熔斷器。需要注意的是，如果熔斷器的電流值過大、過小，都無法起到良好的保護作用。同時，還要對熔斷器的類型做出合理選擇。其次，應加強漏電保護設計[4]。電氣設備或電路系統一旦發生漏電問題，將對用電過程的安全性造成嚴重的威脅。設計期間，對于漏電器的選擇應滿足國家標準要求，所使用的漏電器應當由檢測部分出具合格證明。其中，圖1為漏電器的接線方式。

圖1 漏電器的接線方式

2.4 加強保護接地設計

作為建筑電氣設計的重要內容與措施，保護接地設計能夠確保人身安全，防止內部人員遭到電擊的影響。此外，保護接地設計還能防止接地金屬殼體間由于電位差所導致的火災事故。當電氣系統發生接地故障時，回路中將出現較大的接地故障電流，進而會引起保護開關立刻動作，并在短時間內切斷電源，以此起到保護的作用。即使在電源不能快速切斷的情況下，保護接地還可以采用等電位策略，確保人身安全狀況。

2.5 做好消防設計

具體設計工作中，應當合理選用火災自動報警系統（圖2）。該系統不僅包括了火災探測器、自動噴淋滅火系統，同時包括消防報警控制器等設施。通過開展消防設計，能夠提高滅火工作的自動化水平。設計期間，消防線路可以采用內穿金屬管、暗敷等形式，確保火災發生過程中消防線路可以正常使用，并確保相關信號、命令能夠得到實時的傳輸。

圖2 火災報警系統

3 改善建筑電氣設計經濟性的措施與要點

3.1 弱電系統經濟性設計

隨著建筑行業的快速發展，建筑的智能化水平越來越高。電氣設計期間的弱電系統所占的投資比重較大，因而通過提高弱電系統設計的經濟性效果，可以有效節約投資成本[5]。比如，在進行綜合布線系統的設計時，可以把語言信號、數字信號等通過統一化、規范化設計方式，集成在一套標準的配線系統之中。對于綜合布線系統而言，其成本相對較低，并且在信息點方面能夠節約投資成本。

3.2 強電部分經濟性設計

降低線路的故障率，能夠顯著提升高壓配電系統的經濟性效果。對于民用建筑電氣設計而言，經濟性主要體現在低壓配電系統方面。因為在設計方式與理念上存在一定的差異，即便是同種類型的建筑，并采用同一層次的產品，在價格方面也會存在較大的差距。對于常見的辦公樓建筑而言，內部的冷、熱水泵房、空調機房以及冷凍機房，主要使用的是二臺變壓器，并使用二路高壓進線的方式。設計期間，高壓運行手動聯絡可以采用單母線分段方式（圖3），母線分段運行采用低壓。為避免動力負荷啟動過程中對照明負荷產生干擾，供給照明負荷可以采用一臺變壓器的低壓出線。對于動力、空調負荷供給，可以采用另一臺變壓器的低壓出線，以此提高電氣設計經濟性效果。

圖3 單母線分段主接線方式

3.2.1 合理減少出線回路

就負荷位置、種類而言，同種性質的負荷可以在同一區域、一個回路供電，并由低壓母線饋出，如此一來便能適當減少出線回路。同時，還能降低低壓柜的臺數，使得設備成本大大減少。但是，這種設計方式存在一定的缺陷。比如，在進行出線回路的檢修工作期間，會導致大范圍斷電等問題的發生。

3.2.2 做好功率因數設計

通過合理選用功率因數、需要系數，確保保護開關電流的大小、電纜等。此外，系數的選擇也會對變壓器的選擇產生影響。如果變壓器的容量較大、取值偏大，那么在運行期間變壓器的損耗情況也將同步增大，進而導致資金上的浪費。鑒于此，計算系數選擇時，應當結合建筑物的實際情況，并對設備的運行狀況做出分析。具體設計過程中，應當考慮到經濟性因素，提高電氣設計的智能化水平。設計時可以結合所帶負荷進行計算電流的設計，并結合計算電流的情況，合理選用保護開關（斷路器）。除此之外，要參考斷路器的整定電流，選用適宜的導線類型。當多跟導線（相線）同時敷設在線槽的內部時，應當降容系數進行考慮。相比較而言，如果將多跟導線敷設在同一個線槽、橋架內部，其載流量相對較小。這種情況下應當考慮供電半徑的影響。隨著供電半徑的增大，可以通過放大導線的方式減小電壓降。圖4為常見漏電斷路器。

圖4 常見漏電斷路器

3.3 降低線路傳輸過程的電能損耗

由于導線電阻的存在，當線路有電流流過時，就會出現有功功率的損耗。因此，在經過線路傳輸之后，電能的利用率就會降低。為降低線損問題，應當從導線材料、橫截面積與長度等方面進行考慮。設計時可以適當降低導線的長度，同時，配電箱、低壓柜的出線回路盡可能采用直線的形式。除此之外，設計時不走、少走回頭線。此外，變電站的設計最好將其建設在負荷中心周圍，進而能夠減少接線的長度。對于低壓線路的設計，供電半徑可根據用電負荷密集區進行設計。對于大負荷密集地區，其半徑要控制在100m范圍之內，中、小負荷密集區，要將半徑控制在150m左右。如此一來，不僅能夠降低電纜的長度，減少供電距離，同時還能起到減少線損的目的。另外，還可適當增大導線的截面積，尤其是輸電距離較長的線路，能夠有效減少電能損耗問題。

3.4 電氣照明系統節能設計

（1）應合理選擇照明光源類型，設計期間要對光效、色溫以及顯色指數、光源壽命等參數做出對比，選擇合理價位的照明設施。同時，合理選擇手動控制、自動控制兩種不同的方式。一方面，如果選用手動控制方式，應當增加照明開關點，并做好調光開關、定時開關以及節電控制器的選擇，以達到節能的效果。另一方面，自動控制需要結合工程實際情況進行選用。

（2）光源必須配備相應類型的燈具，使得實用價值充分發揮。

（3）在進行燈具的選擇時，主要參考的指標是效率與配光。室內燈具的效率要≥70%，室外燈具的效率要≥55%。需要注意的是，設計時應優先選擇光利用系數高的燈具。同時，還要根據使用場所的不同，合理設計控光燈具。

4 結語

通過提高建筑電氣設計水平與質量，能夠確保建筑工程施工期間的安全性，并確保供電環節的穩定性、連續性。因而，在開展建筑電氣設計工作期間，首先要考慮設計的可靠性效果。同時，為提高電氣設計的經濟性水平，應重點做好強電、弱電設計，并提高照明系統的節能水平。