提高建筑電氣設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性
　　1.徐海寧2.呂紅燕3.李文林
　　浪潮集團(tuán)有限公司250014
　　濟(jì)南創(chuàng)業(yè)建筑設(shè)計(jì)院有限公司250014
　　山東聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司250001
　　【摘要】可靠性與經(jīng)濟(jì)性是民用建筑供配電設(shè)計(jì)的二大指標(biāo)，實(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)遇到電氣設(shè)計(jì)人員一方面對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范斷章取義，另一方面對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范中的指標(biāo)仍嫌不足，往往還要加幾級(jí)保險(xiǎn)系數(shù)，其結(jié)果是配電設(shè)備大量輕負(fù)荷運(yùn)行，說(shuō)明了一些電氣設(shè)計(jì)人員追求高可靠性，而往往忽視了經(jīng)濟(jì)性。
　　【關(guān)鍵詞】可靠性經(jīng)濟(jì)性
　　可靠性與經(jīng)濟(jì)性是民用建筑供配電設(shè)計(jì)的二大指標(biāo)，實(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)遇到電氣設(shè)計(jì)人員一方面對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范斷章取義，另一方面對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范中的指標(biāo)仍嫌不足，往往還要加幾級(jí)保險(xiǎn)系數(shù)，其結(jié)果是配電設(shè)備大量輕負(fù)荷運(yùn)行，說(shuō)明了一些電氣設(shè)計(jì)人員追求高可靠性，而往往忽視了經(jīng)濟(jì)性。因此，必需合理設(shè)計(jì)建筑供配電各個(gè)系統(tǒng)和運(yùn)用先進(jìn)的電氣設(shè)備，這對(duì)滿足民用建筑功能要求及節(jié)約建筑建造成本是極為重要的，而經(jīng)濟(jì)性就是要求電氣設(shè)備的初期投資與運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。
　　1強(qiáng)電部分
　　民用建筑供配電設(shè)計(jì)主要包括：高壓供配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、動(dòng)力照明干線系統(tǒng)、配電箱系統(tǒng)、電纜導(dǎo)線的敷設(shè)、電氣設(shè)備器材的選型和安裝等，這一部分設(shè)計(jì)的基本要求是可靠性、簡(jiǎn)潔性、安全性和選擇性。
　　（１）可靠性：根據(jù)用電負(fù)荷的等級(jí)，要求在各種運(yùn)行方式下提高供電的連續(xù)性，保證可靠供電；
　�。ǎ玻┖�(jiǎn)潔性：主結(jié)線力求簡(jiǎn)單、明顯、沒(méi)有多余的電氣設(shè)備；投入或切除某些設(shè)備或線路的操作方便，分合閘直觀。這樣既可避免誤操作，又能提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，處理事故也能簡(jiǎn)單迅速。簡(jiǎn)潔性還表現(xiàn)在具有適應(yīng)發(fā)展的可能性；
　�。ǎ常┌踩�性：保證在進(jìn)行一切操作切換時(shí)工作人員和設(shè)備的安全，以及能在安全條件下進(jìn)行維護(hù)檢修工作。電氣設(shè)備均在額定電壓、電流情況下工作，事故時(shí)能安全切斷事故部分的供電；
　�。ǎ矗┻x擇性：從不擴(kuò)大事故范圍的角度考慮，電氣設(shè)備的選擇性也是設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題，選擇性一般從不同整定電流的配合及斷路器脫扣時(shí)間配合加以設(shè)計(jì)，但選擇性提高勢(shì)必使經(jīng)濟(jì)性降低，所以一般建議在重要回路考慮選擇性。
　　通常在設(shè)計(jì)中只要滿足規(guī)范的要求就基本上能滿足上述四點(diǎn)要求，但經(jīng)濟(jì)性同樣是設(shè)計(jì)電氣各系統(tǒng)的重要原則�？紤]經(jīng)濟(jì)問(wèn)題時(shí)，必需從整個(gè)建筑的全局出發(fā)，根據(jù)建筑本身的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)合理地設(shè)計(jì)電氣的各系統(tǒng)，然而可靠性與經(jīng)濟(jì)性二者之間既有矛盾的一面也有統(tǒng)一的一面，如果過(guò)分強(qiáng)調(diào)可靠性，以配電系統(tǒng)為例，大部分設(shè)備由變配電所低壓母線放射式供電，勢(shì)必造成設(shè)備增多，投資增大，導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)性下降；如果過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性，減少設(shè)備，簡(jiǎn)化結(jié)線，就必然會(huì)影響可靠性，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)會(huì)造成較大面積的停電，從而又會(huì)帶來(lái)?yè)p失，可見(jiàn)這樣的結(jié)果是不但降低了可靠性，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也降低。因此在處理這些矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)先滿足可靠性的同時(shí)再提高經(jīng)濟(jì)性。
　　高壓配電系統(tǒng)是一個(gè)工程配電的源頭，因此這一部分的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在不出現(xiàn)故障，造成整個(gè)工程斷電，選用合格可靠的產(chǎn)品。
　　低壓配電系統(tǒng)這一部分是一般民用建筑電氣設(shè)計(jì)的核心部分。低壓配電系統(tǒng)一般是由樹(shù)干式配電與放射式配電相結(jié)合而構(gòu)成的，同樣一棟建筑采用同一層次的產(chǎn)品，由于設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不同，會(huì)產(chǎn)生很大的價(jià)格差，直接影響到基建的初期投資，這里包括系統(tǒng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算系數(shù)的選用。怎樣才能使系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又安全可靠呢？我們?cè)嚺e一例，假設(shè)某一棟高層公共建筑采用二路高壓進(jìn)線，采用二臺(tái)變壓器，并且在本建筑內(nèi)含有水泵房、冷凍機(jī)房，我們通常做法是高壓采用單母線分段運(yùn)行手動(dòng)聯(lián)絡(luò)（自動(dòng)聯(lián)絡(luò)或不聯(lián)絡(luò)）；低壓為母線分段運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)自投自復(fù)、自投不自復(fù)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，自投時(shí)應(yīng)自動(dòng)斷開(kāi)非保證負(fù)荷，以保證變壓器正常工作，主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，并且為避免動(dòng)力負(fù)荷的啟動(dòng)干擾照明負(fù)荷，通常一臺(tái)變壓器的低壓出線主要供給照明負(fù)荷，而另一臺(tái)變壓器的低壓出線主要供給動(dòng)力、空調(diào)負(fù)荷。如何設(shè)計(jì)能降低電氣設(shè)備的成本呢？可以從兩個(gè)方面解決，第一減少低壓柜的出線回路，第二在設(shè)計(jì)的過(guò)程中選擇好需要系數(shù)、同時(shí)系數(shù)以及功率因數(shù)，下面就分別從這兩個(gè)方面討論：
　�。�1）減少低壓柜的出線回路
　　當(dāng)我們做一個(gè)工程的電氣設(shè)計(jì)時(shí)，首先將負(fù)荷的種類和位置確定，將同一區(qū)域內(nèi)相同性質(zhì)的負(fù)荷，由低壓母線饋出的一個(gè)回路供電，這里的同一區(qū)域可以是同一層內(nèi)，也可以是不同樓層但軸線位置相同的區(qū)域，這樣做可以減少低壓柜的出線回路，減少低壓柜的臺(tái)數(shù)，降低設(shè)備成本，缺點(diǎn)是當(dāng)出線端故障或饋電回路檢修時(shí)會(huì)造成大范圍的斷電。然而此種情況在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的可能性非常低。例如我們?cè)趯?shí)際生活中的住宅樓一年或者更長(zhǎng)時(shí)間基本上不停電，而這種住宅樓的部電源進(jìn)線大部分都是大容量的單回路供電的，而且現(xiàn)在電氣設(shè)備的性能越來(lái)越好，通常在不出現(xiàn)電氣故障的情況下是免維護(hù)不用檢修的，因此在非重要負(fù)荷采用大容量回路出線是可行的，也是降低電氣設(shè)備成本的有效方法。
　�。�2）正確選擇需要系數(shù)、同時(shí)系數(shù)以及功率因數(shù)
　　為什么這幾個(gè)系數(shù)要提到呢？因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懙揭粭澖ㄖ�電氣設(shè)備的投資。功率因數(shù)及需要系數(shù)的選用是否準(zhǔn)確直接影響到計(jì)算電流，從而影響電纜（導(dǎo)線）、保護(hù)開(kāi)關(guān)的大小；同時(shí)系數(shù)取值還直接影響變壓器大小的選擇，若取值偏大而選擇大容量變壓器時(shí)，會(huì)造成將來(lái)變壓器運(yùn)行時(shí)損耗的增大。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)中一定要調(diào)查研究在實(shí)際中同類設(shè)備運(yùn)行時(shí)的情況，合理選用計(jì)算系數(shù)。我們?cè)谏钲跁r(shí)曾遇見(jiàn)這樣一項(xiàng)工程，8萬(wàn)平米高檔公寓，設(shè)計(jì)選用4臺(tái)1250kVA干式變壓器，而實(shí)際建成以后，由于入住率低，甲方只用一臺(tái)500kVA的變壓器帶所有的負(fù)荷，這本身就反映出設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算系數(shù)取得保守偏大。在我們做設(shè)計(jì)時(shí)要考慮發(fā)展前景，留有余量，但這些年的發(fā)展過(guò)程中，隨著建筑智能化水平的提高，電量并沒(méi)有大幅上升，因?yàn)闃怯钭钥氐恼{(diào)節(jié)、節(jié)能產(chǎn)品的選用、電能浪費(fèi)的減少以及智能化水平的提高大部分是由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)用電量的需要很低，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中盡量取低一點(diǎn)的系數(shù)。
　　2弱電部分
　　隨著建筑智能化水平的提高，弱電部分的系統(tǒng)增加很多，弱電設(shè)備占基建投資的比率也越來(lái)越高，因此設(shè)計(jì)好弱電的各個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)節(jié)約投資提高智能化水平是有重要意義的。
　　弱電部分的各個(gè)系統(tǒng)中，樓宇自控系統(tǒng)是由設(shè)計(jì)院按甲方及規(guī)范要求提出進(jìn)入BAS監(jiān)控或監(jiān)視的點(diǎn)，并且在設(shè)計(jì)中預(yù)留BAS控制器之間的管線�？刂破髦粮鞣N傳感器、變送器、閥門(mén)等的控制線、控制器的電源，均由承包商進(jìn)行深化設(shè)計(jì)；其他的各弱電子系統(tǒng)如有線電視及衛(wèi)星電視系統(tǒng)、保安監(jiān)視系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)均與BAS系統(tǒng)類似，目前設(shè)計(jì)中較深化的是綜合布線系統(tǒng)部分，下面就從這個(gè)方面分析如何降低初期投資提高使用功能。
　　綜合布線系統(tǒng)是將語(yǔ)言信號(hào)、數(shù)字信號(hào)的配線，經(jīng)過(guò)統(tǒng)一的規(guī)范設(shè)計(jì)，綜合在一套標(biāo)準(zhǔn)的配線系統(tǒng)上，此系統(tǒng)為開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，方便用戶在需要時(shí)，形成各自獨(dú)立的子系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)世界范圍資源共享，綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)管理、電子郵件、個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)表處理、財(cái)務(wù)管理、電話會(huì)議、電視會(huì)議等。綜合布線系統(tǒng)成本的節(jié)約也主要體現(xiàn)在減少信息點(diǎn)上，在《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50311－2007中第3.1.2及4.2.4條中規(guī)定一個(gè)工作區(qū)按5～10平米估算及每個(gè)工作區(qū)信息插座的數(shù)量配置方法。前一段時(shí)間我們?cè)O(shè)計(jì)－5.6萬(wàn)平米的辦公樓，若減去機(jī)房和車庫(kù)面積按規(guī)范應(yīng)設(shè)置5000個(gè)信息出線口，而本工程將來(lái)使用時(shí)實(shí)際辦公人數(shù)不足2000人，而且每個(gè)信息點(diǎn)的成本在500元左右，這樣一來(lái)必造成很大的浪費(fèi)，因此在設(shè)計(jì)中一定要根據(jù)實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)信息點(diǎn)，這樣才能節(jié)約投資成本。
　　綜合上所述，一個(gè)設(shè)計(jì)的好壞直接影響電氣設(shè)備的成本，上面還只是討論了較大系統(tǒng)方面的影響，而在實(shí)際的細(xì)部設(shè)計(jì)中還有許多值得探討的關(guān)于節(jié)約成本的問(wèn)題，只有經(jīng)過(guò)仔細(xì)的研究，根據(jù)實(shí)際情況，即為將來(lái)發(fā)展留出裕量又節(jié)省投資，這樣才是一個(gè)好的設(shè)計(jì)。
　　參考文獻(xiàn)---《工廠供電》同濟(jì)大學(xué)電氣工程系編中國(guó)建筑工業(yè)出版社

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