民用建筑电气设计中若干问题的思考

王　铮，王一平(.中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都　6004; .华南理工大学建筑设计研究院，广东广州　5064)



民用建筑电气设计中若干问题的思考

王铮1，王一平2
(1.中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610041; 2.华南理工大学建筑设计研究院，广东广州510641)

王铮(1987—)，女，从事建筑电气设计工作。

摘要:从侧击雷防护、电涌保护器前端保护器极数的选择、接地网要求、多联机配电开关的选择、配电级数的理解等方面，重点分析和探讨了民用建筑电气设计中的若干问题，并给出相应的建议，供建筑电气设计人员进一步探讨。

关键词:侧击雷防护;电涌保护器;接地网;多联机;配电级数

王一平(1988—)，男，从事建筑电气设计工作。

0　引言

建筑电气设计时，如果对规范及条文解释掌握不够透彻，会存在诸多不合理之处，如项目投资过高、存在安全隐患的可能、给维修维护及管理带来不便等。本文对民用建筑电气设计中若干问题展开分析和讨论，以期为建筑电气设计人员提供参考。

1　防雷接地

1.1侧击雷防护

GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》(简称《雷规》)第4.3.9条2款及第4.4.8条2款对第二、第三类防雷建筑物防侧击保护作了相应规定:①建筑高度大于60 m，且上部占高度20％并超过60 m的部位才有侧击雷防护的必要;②此部位布置接闪器应符合对该类防雷建筑物的要求;③利用钢筋混凝土内具有电气贯通的钢筋作自然引下线时，可利用其作为接闪器。

通常在防雷接地设计时，对侧击雷防护基本上用文字进行描述，如60 m(或占高度20％并超过60 m)开始每层(或间隔一层)利用外围圈梁中的2根主筋及其他结构金属体电气联结连通成均压环，该环与所有引下线、楼层等电位联结网焊接;每层外围金属门窗框、金属栏杆通过预埋件与均压环连通。

本文结合某住宅楼防雷设计(按二类防雷设计)，说明侧击雷防护时易被忽视的问题。住宅楼屋顶防雷平面如图1所示。防雷引下线按《雷规》第4.3.3条中对引下线间距(不大于18 m)的要求布置。该建筑高度为99.9 m，80 m及以上部分应做侧击雷防护。按照上述防侧击雷的作法，间隔一层利用外围圈梁作均压环，并将该环与所有引下线焊接。由于引下线间距不大于18 m，均压环间距为6 m，因此在该住宅楼各个侧面上引下线与均压环形成的网格尺寸可能为15 mm×6 mm、17 mm×6 mm、13 mm×6 mm。《雷规》第4.3.3条对防侧击保护的规定为:“接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求”，即网格尺寸不大于10 mm×10 mm或12 mm×8 mm，因此可能无法满足规范的要求。

目前，大部分高层住宅楼采用剪力墙结构，建议引下线间距按不大于12 m设置。对于高层办公、商业综合体等建筑，多采用框架-剪力墙结构，其建筑外围柱网间距一般为6～10 m。因此，建议利用建筑物四周每根柱内的两根对角主筋作自然引下线，需防侧击的屋顶部分每层作均压环，以构成网格尺寸不大于10 mm×10 mm或12 mm×8 mm。同时，该做法对泄放防雷电流也有一定的好处。实际上，防侧击保护相当于将建筑物上部占高度20％并超过60 m的部位均做成法拉第笼的形式。

1.2SPD前端保护器极数的选择

TN-S系统中，很容易忽视电涌保护器(Surge Protective Device，SPD)前端保护电器极数的选择。目前，SPD前端保护电器的极数有3P、4P，整体比较混乱。《雷规》中图J.1.2-3、图J.1.2-5及GB 50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中图5.4.3-1均推荐SPD前端保护电器的极数为3P。这是因前端保护电器的作用在于:当SPD被击穿而发生失效或损坏等故障时，故障元件所在线路为短路状态，将会对配电系统造成严重影响，其前端保护电器应动作;但在总配电箱(低压配电屏)、二级配电箱(楼层配电箱)，即使线路存在一定的不平衡，SPD的故障导致N线与PE线短路，其短路电流一般较小，不足以使保护电器动作，即使装设4P保护电器，也无实际意义。但在TN-S系统中，SPD的故障导致N线与PE线短路，系统就会出现N线与PE线先分后合的情况(在低压柜处N线和PE线合并)，这是系统不允许的，规范也未考虑到。

1.3接地网要求

《雷规》未对接地网布置、接地网网格尺寸作相应的规定，只要求接地电阻不大于某个数值。QX/T 106—2009《防雷装置设计技术评价规范》对接地网网格作了相应规定，要求接地网格尺寸与屋顶接闪防雷网格尺寸相同。因此，建议在布置接地网时充分利用建筑物基础地梁，当连接处无基础钢筋，采用2根直径不小于10 mm的热镀锌圆钢进行连接。

目前，规范未对楼层等电位联结布置、等电位联结网格尺寸作具体的规定，可能是因为每层楼楼板或梁内的钢筋网即可满足等电位联结的要求。

2　配电系统

2.1多联机配电开关的选择

很多项目中采用多联机进行空气调节。由于多联机一般安装在屋顶等露天场合，工作条件苛刻，且不同厂家的型号、参数具有一定的差异，使业主购买的多联机功率与设计值存在差异，对多联机配电开关的选择造成不同程度的影响，设计时应多加注意。

由于多联机一般安装在屋顶等露天场合，其供电配电箱可能由于条件有限而放置在附近或旁边，此时不能忽视配电开关的降容问题，特别是配电开关为小型断路器(Miniature Circuit Breaker，MCB)时，比一般室内环境所选择的断路器额定电流大一级(因MCB是按基准温度设计，室外露天安装的配电箱、配电箱内夏季温度可达50～60℃，降容系数约为0.85)。

目前，设计存在10～20 kW的多联机采用塑壳断路器或D型MCB的情况，这是对多联机的认识不够。虽然多联机属于动力类负荷，但目前市场上生产的多联机多数为变频多联机，不存在起动时断路器速断脱扣器的动作特性曲线问题，C型MCB完全可以满足起动要求。

建议当多联机额定电流＞40 A时，才有考虑采用塑壳断路器的必要;当额定电流≤40 A时，正常情况下选择的断路器额定电流不超过50 A，考虑安装在室外的配电箱需要降容或业主购买的多联机额定电流偏大等因素，断路器额定电流加大一级，取63 A，既可节约成本，又利于安装和采购。

当多联机安装在1F室外绿化带时，属于室外工作场所的用电设备。根据JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》(简称《民规》)第7.7.10条，室外工作场所的用电设备应设置剩余电流动作保护。根据该规定，其前端配电开关应具有剩余电流功能，如带剩余电流功能的断路器、带过电流的剩余电流动作保护器等。本文认为多联机安装在1F，且其离变电所的位置较近，前端保护电器(断路器或熔断器)可兼作间接接触防护电器。因此，这类多联机可以选用不带剩余电流功能的断路器。

2.2配电级数的理解

现行规范对配电级数未作明确的定义，参照GB 50052—2009《供配电系统设计规范》(简称《供规》)第4.0.6条及对应条文解释:一个回路通过配电装置分配为几个回路的一次分配称作一级配电。就配电装置而言，进线总开关与馈出分开关合起来称为一级配电，不因它的进线开关是采用断路器还是隔离开关而改变其配电级数。简而言之，一个供电回路通过配电装置分配为两个或两个以上分支配电回路的次数即为配电级数。

GB 50054—2011《低压配电设计规范》、《民规》等规范条文均有提到:“配电线路装设的上下级保护电器，其动作特性应有选择性，且各级之间能协调配合”。“上下级具有选择性”指的是保护级数，不应将配电级数理解为保护级数，但它们之间是密切相关的，规范对配电级数作出规定是基于保护级数，保护级数是为了在某回路故障时不影响另一回路供电。如保护级数能做到，就没必要对配电级数作出要求。

低压配电系统按GB 50016—2014《建筑设计防火规范》条文说明“负荷分组设计方案(二)”进行设计，对于非消防负荷，变压器低压出线至非消防负荷低压柜馈线，其配电级数已有二级，加上楼层配电箱和末端配电箱，非消防负荷的配电级数为四级。因低压柜消防负荷母线与非消防负荷母线之间采用的是断路器，不利于上下级之间的保护选择性，可将两段母线联络的断路器改为负荷开关，这样消防人员到现场灭火时，既可以通过负荷开关切断所有非消防负荷，又能在目前最常采用的低压主接线形式上做最小的改动，且节约了投资。由于把断路器改为负荷开关，虽然配电级数仍为四级，但相比GB 50016—2014条文说明“负荷不分组设计方案(一)”，其配电系统的保护级数并不受影响，故遵循《供规》第4.0.6条也就没有必要。

同样，在实际工程中，建议放射式供电的楼层配电箱(二级配电箱)、末端配电箱(三级配电箱)的进线总开关采用隔离开关，虽然未减少配电级数，但有利于上下级之间的保护选择性。例如，某楼层配电箱(二级配电箱)的计算电流为105 A，若进线开关采用断路器，其额定电流可为125 A，低压柜馈线断路器电流可为160 A;若进线开关采用隔离开关，其额定电流可为160 A，低压柜馈线断路器电流为160 A，更利于保护电器的选择性。

3　结语

目前，对民用建筑电气设计的要求越来越高，既要满足建筑的使用功能，还要考虑实际的经济效益以及减少不必要的消耗。这就需要建筑电气设计人员了解、掌握国家相关规范，以便进行合理的设计。

参考文献

［1］建筑物防雷设计规范: GB 50057—2010［S］.

［2］建筑物电子信息系统防雷技术规范: GB 50343—2012［S］.

［3］防雷装置设计技术评价规范:QX/T 106—2009［S］.

［4］中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册［M］.3版.北京:中国电力出版社，2005.

［5］低压配电设计规范: GB 50054—2011［S］.

［6］民用建筑电气设计规范: JGJ 16—2008［S］.

［7］供配电系统设计规范: GB 50052—2009［S］.

［8］建筑设计防火规范: GB 50016—2014［S］.

［9］马林.低压小区低压配电系统防雷措施［J］.现代建筑电气，2015，6(8):12-14.

Consideration on Problems of Electrical Design in Civil Building

WANG Zheng1，WANG Yiping2
(1.China Southwest Architectural Design and Research Institute Co.，Ltd.，Chengdu 610041，China; 2.Architectural Design＆Research Institute of South China University of Technology，Guangzhou 510641，China)

Abstract:The paper emphatically analyzed and discussed the problems of electrical design in aspects of protection of flank-striking lightning，choice of front-end protective device for surge protective device(SPD)，requirements of grounding grid，distribution switches choice of variable air volume，understanding of distribution series，etc.The suggestions were provided for further discussion and study of the electrical workers.

Key words:flank-striking lightning protection; surge protective device(SPD); grounding grid; variable air volume;distribution series

收稿日期:2015-12-14

DOI:10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.03.015

中图分类号:TU 852

文献标志码:A

文章编号:1674-8417(2016)03-0061-04