建筑电气中供配电线路设计探讨

建筑电气中供配电线路设计探讨

陈玉容

关键词：建筑电气；供配电线路设计；线路敷设；载流量计算

前言

随着经济和科技的发展，越来越多的高大、功能全面且复杂的建筑不断涌现。各种动力设备设施、种类繁多的照明灯具和多样的家用电器被采用。在很大程度上这使人们的生活便捷而多彩，同时也给人们带来了困扰。多样性及大功率电气设备数量的不断增加，也让人们面对更多的安全隐患的威胁。此外，由于不合理的建筑电气的供配电线路的设计，出现了严重浪费能源的现象。因此，如何将这些问题解决，需要对建筑电气中供配电线路的设计进行不断的完善。

1建筑供配电初设的要求

现今大多数公共建筑物都有多方面的用途，很多集商业、办公及娱乐等性质于一体，同时大规模居住建筑也比比皆是，为这些公共建筑及居住建筑配置的消防设备、空调系统、给排水装置以及装饰装修照明等是必不可缺，而这些配置需要消耗大量电力能源。因此，在进行建筑供配电设计过程中，设计人员要注意对建筑的使用功能、实际规模以及供配电线路的布置方案等有一定的了解和计划。此外，还需对设备所需的电压等级进行逐一比对与核查，最终明确供配电电压的最终等级以及线路的恰当选择。在建筑的供配电系统中，一方面需要权衡相关技术要素，另一方面还需对整体的施工成效性以及成本费用做好预估与分析。

2建筑电气供配电线路的设计原则

2.1满足建筑物的功能要求

建筑物的功能要求包含多种方面：建筑物内外照明在不同场所具有不同的色温，显色指数以及照度，并且要满足照明功率密度的要求；空调系统通过改变新风量改变室内温度，需要满足一定的舒适感要求；商场、酒店及餐饮娱乐等大型建筑的电气设备运行要得到满足；某些建筑物电气设施的要求比较高，且需要很大的照明和动力电量等等。

2.2降低不必要能耗

建筑电气节能中非常重要的环节是降低不必要的能耗。建筑电气能耗中包括诸多方面。比如，量大面广的照明负荷能耗，供配电线路传输过程中的能耗，变压器的功率耗能等。建筑电气供配电线路设计之初，将出发点定为节能减耗。清楚和明确建筑电气供配电线路中不必要的能源消耗，保证供配电线路设计与相关的要求保持一致，然后根据需要采取相应的节能措施，以达到节能减耗的目的。

2.3考虑实际经济效益

一定不能为了追求节能而忽视所消耗的投资费用，对运行的成本随意增加。根据实际情况评估经济效益，对节能材料和设备比较分析，然后进行选择使用，尽最大的努力将节能方面增加的投资在较短的时间内收回。

3建筑电气中供配电线路设计

3.1供配电系统总体合理规划

供配电系统总体的规划设计，应充分考虑负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短供配电半径，合理选择变压器的容量和台数，减少线路损耗。

3.2选择合适的供电电压等级

一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量越大，输送的距离也越远。在相同电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较大的容量，则输送的距离就短。应根据负荷容量、供电距离、用电设备特征以及当地公共电网现状和发展规划等因素合理选择供电电压等级。供电电压越高则线路电流越小，线路上损耗的电能就越少。

3.3明确负荷等级，寻求有效的负荷容量

首先严格依据相关规范、标准确定负荷等级，根据不同建筑的分类，以及对供电可靠性的要求和中断供电在对人身安全、经济损失上造成的影响程度将电力负荷分为一级、二级及三级。其次根据不同负荷内容及用途进行负荷计算。一般方案设计阶段可采用单位容量法，包括单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法；初步设计和施工图设计阶段，宜采用需要系数法和利用系数法。

3.4选取合适的电线、电缆的类型

电线、电缆的类型选择上主要是导体材质选择、芯数选择、绝缘水平的选择、绝缘材料及护套选择以及铠装及外护层选择。用作电线、电缆的导电材质，通常有铜和铝两种。铜芯损耗比较低，铜材的机械性能优于铝材，延展性好，便于加工和安装。但铝材比重小，线缆明显较轻。一般在架空输电线路、较大截面的中频线路、对铝腐蚀较轻环境和氨压缩机房选择铝导体，其它情况优先选用铜质线缆。特别在民用建筑宜采用铜芯电线或电缆。按敷设方式及环境条件选取导体的绝缘类型及护套和铠装及外护层。根据普通电缆、阻燃电缆和耐火电缆各自性能，按要求正确选择。交流系统中电缆的耐压水平，应满足系统绝缘配合的要求。

3.5合理有效选取电线、电缆的截面

供配电线路设计的重中之重就是电线、电缆截面选择。导线截面的选择应从以下几个方面考虑：（1）按温升选择；（2）按经济电流选择；（3）通过短路电流时，不超过所允许的短路强度；（4）电压损失在允许范围内；（5）满足机械强度的要求；（6）低压电线、电缆应符合过负载保护的要求，TN系统中还应保证在接地故障时保护电器能断开电路。10KV以下常用电缆按100%持续工作电流（Iz）确定电缆导体允许最小截面，其载流量按照下列使用条件差异影响计入校正系数后的实际允许值大于回路的工作电流（In）：环境温度差异（KT）；直埋敷设时土壤热阻系数差异（KZ）；电缆多根并列的影响（K）；户外架空敷设无遮阳的日照影响。中性线（N）、保护接地线（PE）以及保护接地中性线（PEN）应从以下几个方面注意区别和选择：a.单相两线制电路中，中性线和相线同截面；b.三相四线配电系统中，N线的允许载流量不小于线路中最大的不平衡负荷电流及谐波电流；c.选择导线截面时，应计入谐波电流的影响；d.保护导体必须有足够的截面，除了满足切断时间0.1～5s内，保护导体截面要求，还要满足当保护导体和相导体同材质时，保护导体最小截面的要求。具体如表1所示。

低压配电系统选择导体截面时，应符合下列要求：（1）导体的允许载流量不应小于线路的负荷计算电流；（2）从变压器低压侧母线至用电设备受电端的线路电压损失，一般不超过用电设备额定电压的5%；（3）绝缘导线线芯的最小截面，应符合相关规范的规定。

3.6低压配电线路的保护

在电气故障情况下，为防止因间接接触带电体而导致人身电击，因线路故障导致过热造成损坏，甚至导致电气火灾，低压配电线路要求装设短路保护、过负荷保护和接地故障保护。为了提高保护的可靠度，设计人员可采用上下级保护的电气系统，可在配电室、各个楼层及配电线路的末端等相应部位都安装一定的保护设备。配电系统的各级保护之间宜有选择性地配合。当不能符合此要求时，应尽量使低压侧第一级保护有选择性动作。一般选用断路器和熔断器作为低压线路的保护电器。在选择相关保护元件时，一方面要考虑电压以及电流与电路的关系，另一方面还需对动作时间有一定的掌握与要求。某些电器的功率较大，出现电流短路现象时空气开关很难将其断开，这时采用熔断器可有效解决。要使维修工作简便可行，可在建筑内设置一定的漏电保护装置，如果发生异常现象时人们可通过报警或断电尽快将故障解除。但如果在室内安装的是熔断器则一旦被烧毁应请专业的电工对其进行维修。插座回路和末端线路采用漏电保护器保护，动作电流不大于30mA。为了减少接地故障引起的电气火灾而装设的剩余电流保护器，其动作电流不大于300mA。

3.7配电线路的敷设

线路的敷设主要从布线及敷设方式和路径的选择两大方面考虑。布线方式应避免外部环境带来的损害或有害影响。线路敷设方式一般按环境条件选择。而路径的选择应着重考虑以下因素：（1）确保安全运行；（2）便于维护；（3）尽可能短的路径；（4）尽量减少穿越管道、公路和桥梁等；（5）考虑到线路附近的发展和规划。线路一经交叉，处理起来难度非常大，而且还存在一定的安全隐患。现在居住建筑越来越多的占领市场。家居布线时，一些家用电器像电冰箱、厨房用电设备等多路管线大都是铺设在地面，而照明及挂式空调线路则主要位于顶板部位。虽然同一户内管线尽量避免交叉，但建筑本身一般为多层或高层结构，这样管线极容易发生线路交叉现象，有时住户在装修铺设地板时可能会将地面的管线弄断，从而影响到建筑物的使用年限。对此设计人员可将暗敷线路沿板孔、墙缝垂直或平行地面进行铺设，这样可以最大限度地缓解管线交叉现象所带来的危害，对于照明线路来说，可通过墙的拐角处利用接线盒对其进行分线处理。相关人员还可按照明及动力接线平面图，先搞清楚建筑物中各个分支线路的具体特征，在实际排布时尽量避免发生交叉现象。

4结语

总而言之，对建筑电气中供配电线路设计进行完善的方法和方面有很多，每一种方法都可以在一定的情况下产生相应的积极作用。但是在实际的电气工作中，只考虑设计一种供配电线路是不可取的，各阶段的设计工作都要进行全面、全方位多角度的思考，综合考虑各种实际情况确定实用的应用技术，以使供电质量和效率得到保证与提高。

参考文献：

[1]刘爱平．对建筑电气中供配电线路设计的探讨[J]．广东科技，2013（10）

[2]张能聪．对建筑电气中供配电线路设计的探讨[J]．通讯世界，2013（11）

[3]刘兵．对建筑电气中供配电线路设计的探讨[J]．建筑安全，2013（06）