全院授课《建筑电气的基本知识与设计实例讲座》

青年建筑师跨专业学习培训

建筑电气的基本知识

与设计实例讲座

——院副总工程师、电气总工程师李蔚【授课三目的】

⊙有助于备考注册建筑师⊙有益于提高建筑设计技能⊙有利于专业互通当好设总

——学以致用【授课三内容】1、双基知识点拨（讲懂：基本概念、基础知识）2、经验数据分享（讲实：常用、实用）3、设计实例讲评（讲活：加深理解）一、建筑电气的基本概念与基础知识：（1）负荷分级与供电要求：说明：1.本表格根据《供配电系统设计规范》GB50052-95编制。2.本表电力负荷分级是根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行划分。

（2）应急电源种类：——下列电源可作为应急电源：1供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路；2独立于正常电源的发电机组；3蓄电池（静止型不间断电源UPS或EPS）。——根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源：1快速自动起动的应急发电机组，适用于允许中断供电时间为15-30s的供电。2带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路，适用于允许中断时间大于电源切换时间的供电（PC级ATSE：切换时间0.1s，CB级ATSE：切换时间1-3s）。3不间断电源装置UPS，适用于要求连续供电或允许中断供电时间为毫秒级的供电。4应急电源装置EPS，适用于允许中断供电时间为毫秒级的应急照明供电。——应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施（强条）。（3）电压选择：——当用电设备总容量在250kW及以上或需用变压器容量在160kVA及以上时，宜以10kV供电；当用电设备容量较大时，可由35kV供电；——当用电设备总容量在250kW以下或需用变压器容量在160kVA以下者，可由低压供电；供电电压等级尚应满足供电部门的具体规定。（4）变配电所所址选择：——配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定：1深入或接近负荷中心。2进出线方便。3接近电源侧。4设备吊装、运输方便。5不应设在有剧烈振动的场所。6不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻。如果贴邻，相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理。8配变电所为独立建筑物时，不宜设置在地势低洼和可能积水的场所。9配变电所可设置在建筑物的地下层，但不宜设置在最底层，当设置在最底层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水、消防水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性。10配变电所设置在地下层时，宜选择在通风、散热、防潮条件较好的场所。且尚宜加设机械通风及去湿设备。11民用建筑内附配变电所，宜设置在一层或地下层，但当供电负荷较大，供电半径较长时，高层建筑也可分设避难层、设备层、屋顶层等处。12住宅小区可设独立式配变电所，也可附设在建筑物内或选用户外预装式变电所。（5）供电方式：1、放射式：可靠性较高，对于单台容量较大的负荷，或重要负荷（如消防、电梯、医疗设备等）采用放射式供电。2、树干式：灵活性较好，对于普通照明及一般电力负荷采用分区树干式供电（与放射式相结合）。3、链式：对于作用相同、性质相同且容量较小的设备，可视为一组设备，并采用一个分支回路链式供电，每个分支回路所供设备不宜超过5台，总计容量不宜超过10kW。4、混合式：放射式与树干式相结合。一级负荷：采用双电源供电并在末端切换，非消防负荷自投自复、消防负荷自投不自复。二级负荷：采用双电源供电，在末端（或其它合适位置）互投。三级负荷：采用单电源供电。（6）低压配电线路保护：——低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求，装设短路保护、过负载保护、接地故障保护、过电压及欠电压保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性，各级之间应能协调配合；对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断（配电一般不超过三级）。配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流（强条）。即：开关分断能力﹥短路电流对于突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应切断电路（强条）。如：消防负荷、急救和手术用电负荷等。——接地故障保护：剩余电流动作保护RCD（漏电保护）根据《漏电电流动作保护器安装和运行》（GB13955-2005）、《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）（以下简称新《民规》）7.7.10，下列设备的配电线路应设置漏电保护：“1.手持式及移动式用电设备”、“2.室外工作场所的用电设备”、“3.环境特别恶劣或潮湿场所的电气设备”、“4.家用电器回路或插座回路”、“5.由TT系统供电的用电设备”、“6.医疗电气设备，急救和手术用电设备的RCD宜作用于报警”。其它如《铁路电力设计规范》（TB10008-2006）9.4.15亦有类似的规定。设计易犯错误：1.仅交待移动式用电设备设置RCD；2.室外施工用电设备，未设RCD；3.潜水泵等潮湿场所设备，未设RCD；4.由TT系统供电的室外照明线路，漏设RCD；5.急救和手术用电设备的RCD仅作用于报警不跳闸，未予明确。尚需提醒，新《民规》10.8.1-12新增要求：住宅配电除壁挂式空调器外，其它所有插座回路（含立柜式空调器）均应设RCD。为防止人身电击、电气火灾（漏电导致电弧性短路，引发火灾），低压配电系统有关设备的配电线路设置剩余电流保护装置（RCD）。防人身电击RCD的动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s；防电气火灾RCD的动作电流≤500mA，动作时间≤0.3s。（7）照明、电机保护CPS（控制保护开关组合式电器装置）——表征照明质量特性的6项指标：照度E、照度均匀度、统一眩光值UGR、色温、显色指数Ra、表面反射比。如办公室：E=300lx（LPD≦11W/㎡）；均匀度（最小/平均）≧0.7；UGR=19≦22；色温=3300-5300K（中间）；Ra≧80。照明功率密度LPD不应大于《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）中的现行值（照明节能强条）。照明方式可分为：一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明。照明种类可分为：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明和障碍照明。应急照明包括备用照明（供继续和暂时继续工作的照明）、疏散照明和安全照明。——所有交流电动机均应装设相间短路保护、接地故障保护，并根据具体情况分别装设过负荷、断相或低电压保护。（8）防雷分类、电涌保护SPD：

——建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果，按防雷要求进行分类。——根据国标《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）(2000年版)对建筑物的防雷分类规定，民用建筑中无第一类防雷建筑物，其分类应划分为第二类及第三类防雷建筑物。在雷电活动频繁或强雷区，可适当提高建筑物的防雷保护措施。——符合下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：

1高度超过100m的建筑物。

2国家级重点文物保护建筑物。（省级：为三类）

3国家级的会堂、办公建筑物、档案馆、大型博展建筑物；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆、大型旅游建筑；国际港口客运站。

4国家级计算中心、国家级通信枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。

5年预计雷击次数大于0.06次的部、省级办公建筑及其他重要或人员密集的公共建筑物。（0.012--0.06次：为三类）

6年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般民用建筑物。（0.06--0.3次：为三类）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）(2000年版)3.1.1：各类防雷建筑均应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施（防直击雷：避雷带+避雷网格+引下线+接地体；防雷电波侵入：进出建筑物的电缆、金属管道，应在其进出处将电缆的金属外皮、金属管道就近接到防雷接地装置上）（共性通用）

第一类防雷建筑（电火花直接引起爆炸）和本规范第2.0.3（4）（5）（6）所规定的第二类防雷建筑物（电火花不易引起爆炸，但存在爆炸隐患）应采取防雷电感应的措施（个性）第一类H>30M、第二类H>45M、第三类H>60M需采取防侧击雷的措施。（H以上的栏杆门窗等较大的金属物、竖向金属管的顶和底与防雷装置连接）（个性）第3.1.2条装有防雷装置的建筑物，再防雷装置与其他设施及建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接（共性通用）要通过计算年预计雷击次数来确定防雷类别或者不设防雷。——电涌保护SPD：

防雷击电磁脉冲（防电涌保护SPD：信息系统才考虑加设，一般工程要进行技术经济比较，不能一味增加投资。）标准配置SPD分为三级保护：波形为8/20us,最大泻放电流65kA,40kA,8-15kA。要分别配4P-50A，4P-20A，2P-10A的开关保护SPD。SPD要接地。根据新《民规》11.3.4-5：当低压电源采用全长电缆或架空线换电缆引入时，应在电源引入处的总配电箱装设电涌保护器（SPD）；又11.9.4：低压配电系统及电子信息系统传输线路在穿过各防雷区界面处，宜采用电涌保护器（SPD）保护。（9）低压接地系统形式、等电位联结：——低压配电系统接地型式有以下三种：1、TN系统：电源端有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按照中性线与保护线组合情况，又可分为三种型式1）TN-S系统：整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是分开的。[适用较广：计算机房、住宅及公建等]。2）TN-C系统：整个系统的中性线(N)与保护线(PE)是合一的。3）TN-C-S系统：系统中前一部分线路的中性线与保护线是合一的。采用TN-C-S系统时，当保护导体与中性导体从某点(一般为进户处)分开后就不能再合并，且中性导体不应再接地（强条）。2、TT系统电源端有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电源端接地点无直接关联的接地极。如：室外照明配电系统。3IT系统电源端的带电部分与大地间无直接连接，或有一点经足够大的阻抗接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线接至接地极。如：手术室、ICU、CCU等。又：根据《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)6.5.2（1），住宅供配电系统应采用TT、TN-C-S、TN-S接地方式,三种系统都有专用的PE线,是住宅中最可靠的接地方式。——等电位连接：是指为达到等电位的目的而实施的导体连接，连接的导体正常时不通过电流，只传递电位。仅在故障时才通过故障电流。等电位连接的目的是发生触电时减少电击危险。采用接地故障保护时，在建筑物内应将下列导电体作总等电位联结：1）PE、PEN干线；2）电气装置接地极的接地干线；3）建筑物内的水管、煤气管、集中采暖和空调系统的金属管道；4）条件许可的建筑物金属构件等导电体。上述导电体宜在进入建筑物处接向总等电位联结端子。等电位联结中金属管道连接处应可靠地连通导电。当电气装置或电气装置某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，尚应在局部范围内作辅助等电位联结。等电位连接包括总等电位连接MEB、辅助等电位连接AEB、局部等电位连接LEB。“总等电位联结”则可降低住宅楼内的接触电压，消除沿电源线路导入的对地故障电压的危害，也是防雷安全所必需。理解延伸住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)6.5.2（6）设洗浴设备的卫生间应做等电位联结（洗浴时人体皮肤潮湿阻抗下降，沿金属管道传导来的较小电压即可引起电击伤亡事故，在卫生间内作“局部等电位联结”LEB，可使卫生间处于同一电位，防止出现危险的接触电压）（10）火灾自动报警与联动控制：——民用建筑火灾自动报警系统保护对象分级，应根据其使用性质、火灾危险性、火灾疏散和扑救难度等综合确定，分为特级、一级、二级。——系统保护对象分级应符合下列规定：

1建筑高度超过100m的高层民用建筑为特级保护对象；

2高层民用建筑中，一类高层建筑为一级保护对象，二类高层建筑为二级保护对象；

3建筑高度不超过24m的民用建筑及建筑高度超过24m的单层公共建筑的系统保护对象分级，查表。——火灾自动报警与消防联动控制系统形式的选择：

1区域报警系统，宜用于二级保护对象；2集中报警系统，宜用于一级和二级保护对象；3控制中心报警系统，宜用于特级和一级保护对象。——报警与联动设备相互对应关系的方框图（11）智能化系统（核心3A：SA、CA、MA）：包括：通信网络系统、计算机网络系统、综合布线系统、有线电视和卫星电视接收系统、安全技术防范系统（含入侵报警、视频安防监控、出入口门禁控制、电子巡更、停车库管理5个子系统）、有线广播、扩声与同声传译系统、多媒体数字会议系统、电子信息显示系统、智能卡应用系统（一卡通：一卡、一库、一网）、建筑设备监控系统(BA)、智能化系统集成。（12）电气节能、太阳能光伏发电技术：——变配电所（电气管井）深入或接近负荷中心，减少线路长度；提高系统的功率因数；——选用高效光源、高效灯具、智能照明控制；——选用高效率电动机、变频调速装置、谐波治理；——机电设备监控管理系统（BAS）、变电所电能监控管理系统（PMS）；——冷、热、电三联供系统；——太阳能光伏发电系统：光伏建筑一体化（BIPV）体现了创新的建筑设计理念和高科技含量，它不仅开辟了光伏技术应用于建筑领域的新天地，而且拉动了光伏技术的产业化发展及在城市的大规模应用，因而具有非常广阔的市场前景。二、电气设计常用数据、经验数据分享：1、负荷估算注：表中所列用电指标的上限值是按空调采用电动压缩机制冷时的数值。当空调水冷机组采用直燃机时，用电指标一般比采用电动压缩机制冷时的用电指标降低25～35VA/m2。2、面积S