设计。高层建筑日益普及大中小城市这不仅解决了人们的生活空间要求，同时对建筑电气设计的要求也更严格。高层建筑由于自身的安全和科学管理的需要，必然对高新技术提出更多的要求，只有这样才能实现经济效益和社会效益的发展目标。结合目前国内外的设计和笔者的相关经验，全面阐述了建筑电气的设计原则、节能方法和设计中应注意的问题。
关键词：高层住宅；电气设计；配对分析；消防系统
前言
多层住宅内的电气设计与人民的正常生活水平和生命安全息息相关。因而相关从业人员必须认真负责的进行该项工程。同时随着我国科技水平和人民生活水平的不断提高，住宅建筑电气设计也应与多层的现代化住宅相符，在保证经济实用、安全可靠的前提下，住宅电气设计也应不断引进高科技和现代化的技术，使人们的生活更方便，更美好。
1 工程概况
以某市新开发的高层住宅为例，地上32层，地下-2层，属于一类的高层建筑。该住宅所有的消防设备、客梯及水泵等潜污设备均为一级负荷供电，其他设施则为三级负荷供电。本工程采用 TN-S 系统，供电电源为一路10kV的高压市电引入高压配电室，采用一台630kVA的干式变压器变配电，采用一台容量为375kVA、额定输出功率为300kW的柴油发电机作为应急备用电源。
2 用户用电负荷
在确定用电负荷之前，需要考虑到家用电器的科学技术水平在当时的发展趋势，那是因为居民住宅不是短期内的使用，而是需要居住十几年、几十年，因此用电负荷的确定要有超前性。在国家建设部和有关单位制定的《住宅设计规范》中，把住宅套型分成了四种类型，如表 1 所示。
表1套型分类和用电负荷标准
用户用电负荷的确定需要进行综合考虑，因为我国家用电器的发展并不会导致用电量无限的增长，这个额度增长到一定的程度之后，会停留在一个相对较为稳定的水平，甚至会出现下降的趋势。那是因为随着科技的进步，有些电器设备的容量（如：液晶电视、低功耗的等离子、节能型的空调冰箱等）也在不断下降。此外，由于能源总量不断减少，电器生产厂商都在不断致力于开发新的节能型产品。其次由于人口的不断增长和较高的房价，居民的生活条件和住宅面积也受到了限制。所以用户用电负荷既要考虑到住户的使用情况，同时也要考虑到如今家用电器的技术发展前景和趋势。住宅用电负荷计算，宜采用需要系数法，需要系数可根据接在同一相电源干线上的户数选取。当房间或组合单元接于相电压的单相负荷三相不平衡时，可按最大相负荷的3倍考虑计算。图纸需要分别标注各相负荷数据。
3 住宅的配电系统
3.1配电系统
住宅配电电气设计首先要满足大部分家庭用电安全和用电需要。主要内容有：供配电系统设计、住宅用电负荷计算、防雷接地系统设计、户内一般照明及插座设计等内容。进行设计时，必须要结合住宅当地实际供电、房管、施工等具体情况，选用的各类设施、器件除应考虑产品容量、便于维护、安全性、管理等因素和质量等内容，还应为日后用电水平的增长做好提前考虑。为确保其质量，应选用符合国际电工委员会 IEC 标准和国内GB、JB有关行业标准，并具有产品质量认可证书的电器产品。电器设备的选择尽可能做到安全可靠和经济合理，并具有一定的前瞻性。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种：TT、TN-S和TN-C-S系统，通常小区住宅采用TN-C-S系统，即住宅供电由小区变配电所引入时，采用三相四线制（TN-C系统），经重复接地后进入单元总电表开关箱，改成三相五线制（TN-S系统）后再放射到各用户中，配电箱中应有短路、过载、漏电保护等功能，断路器应选用能同时切断相线———中性线的断路器。一般情况下，户内用电采用220V单相三线制供电；建筑单元或整栋建筑，宜采用380V三相五线制供电；楼层配电则根据楼层住户的多少，可以选择采用380V或220V配电。住宅用电功率因数可按使用光源及插座的数量在0.6～0.9范围内选取，在变配电所进行功率因素补偿。
3.2导线的选择
室内外导线的选择合理与否，直接关系到住宅用电的安全及经济效益，因而必须在工程设计中合理选用导线，同时，选择导线时要考虑实际使用及未来发展需要，适当留有余量，减少电压损失，保证导线使用的安全可靠和经济有效。
导线的选择主要是确定导线的型号和规格，其原则是既能保证供电的质量与安全，且又不能选择截面过大的导线，做到既经济又合理。导线的规格可按下列要求进行选择：
（1）要有足够的机械强度。为防止出现断线事故，导线必须有足够的机械强度，一般照明回路计算电流较小时（<10A），其导线都应按机械强度选择。
（2）要能确保导线安全运行。选择导线时应保证其安全电流大于长期最大负载电流，同时应注意几个方面：在选择进户线及干线截面时应留有适当余量；单相制中的中性线应与相线截面相同；三相四线制中的中性线载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流，用于接中性线保护的中性线，其电导不应小于该线路相线电导的50%。
（3）要能确保供电电压的质量。对于住宅建筑来说，电源引入端至负荷末端的线路电压损失不应大于2.5%，如线路电压损失值大于规定电压损失允许值，应加大导线截面以保证线路的电压质量。
3.3配电设备
在多层建筑电气设计的实施中，每一套居民住宅内都必须应配置一个配电箱、一块电度表。除了自动抄收数据的远传系统电度表以外，每户电度表宜集中安装于电表箱之内。电度表的安装位置应符合当地供电部门的要求。住宅配电箱（分户箱）宜设在住户走廊或门厅内便于检修、维护的地方。住宅配电箱（分户箱）内应配置有断路器保护的照明供电回路、一般电源插座回路及空调、电炊具、电热水器等专用电源插座回路。厨房电源插座和卫生间电源插座不宜同一回路。除壁挂式空调器的电源插座回路外，其他电源插座回路均应设置剩余电流动作保护装置。电源插座的安装位置应考虑用电设备（电视、电话、计算机、电冰箱、空调、洗衣机等）使用方便。《住宅设计规范》对户内电源插座数量进行了规定。居民住宅卫生间采用防溅水型单相三线+单相二线组合插座一组，客厅采用单相三线+单相二线组合插座三组，厨房和卧室采用单相三线+单相二线组合插座两组，冰箱、洗衣机、空调和排气机械等较大功率电器处专用单相三线插座各一个。此外阳台处还应设置单相电源组合插座。居室中每一插座位置上用户能任意使用一类和二类家用电器。一类家用电器必须接带PE线的三孔电源插座，二类家用电器只需接二孔电源插座。进户门处宜预留门铃管路，尤其是高层和小高层住宅宜设楼宇对讲系统。插座可暗装或明装，暗装插座安装高度为0.3～0.6m或1.6～1.8m，明装插座安装高度为1.5～1.8m。低于1.5m时应采用安全插座（带安全门型）。
4 防雷与接地措施
（1）防高电位入侵、防感应雷及防直击雷是高层建筑中防雷工作的三个主要内容。通常来说建筑物的防雷措施有直击雷措施、防雷电感应措施、防雷电波侵入措施、防雷电反击措施等。建筑物防直击雷的主要措施有装设独立避雷针，通过引下线接地；装设避雷网、避雷带，通过引下线接地；利用建筑物的金属结构组成避雷网及引下线等。利用电缆进线可以防雷电波的侵入。建筑防雷接地装置由接闪器、引下线、接地装置三大部分组成，主要用于防直击雷、感应雷。防雷装置装好之后，需要根据设计要求，防雷及接地装置中的接地体必须有足够小的接地电阻，这些要求一般在设计时根据土质等情况及布置接地极。施工完毕后，为了保证接地电阻达到设计要求，要对已施工完毕的接地体进行接地电阻测试。测试接地电阻一般是从引下线的断接卡子处将原引下线断开，用接地电阻测量仪进行测量，如达不到相应的设计要求，要对其进行处理，一般是增加接地极。
（2）安全接地的形式与要求。在住宅电气设计建设中，为确保电器设备和人身安全务必做好用电系统的安全接地。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种：TT、TN-S和TN-C-S系统，在进行设计施工时可根据实际情况选择接地系统。
住宅配电系统中的保护接地，在中性点不接地的低压供电系统中，电气设备必须保护接地，接地电阻R≤4ω。在中性点直接接地的低压供电系统中既可采用保护接地，也可采用保护接中性线。为确保接中性线保护系统的安全可靠，必须将中性线干线或支线的终端再次接地，这称之为重复接地。重复接地有以下作用：增大流过线路保护装置的电流使其加速动作，从而减轻或避免事故的发生；设置重复接地后可降低漏电设备的对地电压，减少触电的危险程度。为确保接中性线保护的安全可靠，按规定必须做到以下几点：复接地的接地电阻必须小于10ω；护接中性线的其电导不得小于线路中相线电导的一半；任何情况下，同一供电系统中不可一部分电气设备采用“保护接地”，另一部分采用“保护接中性线”；用于接中性线保护的中性线不能安装带熔丝的开关或熔断器。
此外，随着家用电器的增多及智能化的发展，应作好防静电接地和屏蔽接地工作。
5 消防系统
火灾是在居民住宅区内较为常见的灾害。尤其是在大型的现代高层建筑中，由于人口密集、使用的现代家用电器又很多，更容易发生火灾。一旦发生火灾，高层建筑的灭火工作较难施展开来，如果火灾得不到有效地控制，会造成非常严重的后果。消防灭火是争分夺秒之事，这就显示了消防监控系统早期预报的优越性，它能反映出火灾程度，迅速采取措施，消除火情。因此，在高层住宅建筑内必须安装完善的消防报警及灭火系统、以及应急照明系统。火灾自助报警系统和应急照明系统需选用阻燃型的电缆电线和符合防火规范的电线管材；电源采用一用一备两路电源：市电电源及应急电源双路供电。在本次防火工程中，我们采用了 JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型），为适应工程设计的需要，控制器兼有联动控制功能，具有较高的性价比，特别适合中小型火灾报警及消防联动一体化控制系统的应用。
6 智能化
在如今科学技术较为发达的今天，随着计算机网络技术、微机自动控制和检验技术的不断发展，楼宇智能化的实现指日可待。未来的住宅楼将实现一个智能监控系统，对住宅区内的电气故障、盗情、火灾、设备运行等情况进行监控。同时，联合消防、公安、广播住宅等单位部门，构建一个完整的住宅管理信息系统，实现无死角、全方位、全天候的管理。
7 结语
总而言之，要根据建筑的实际情况，经过细心认真的设计，使得能满足建筑对电气系统的要求，又可以留有一定的空间给未来发展，而且还能减少不必要的资金浪费，这样才能真正设计出一个具有发展前景的较好的建筑电气系统。
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