民用建筑电气设计在安全方面中的应用

崔金玉

（北京中煤科工集团天地科技股份有限公司开采设计事业部）

民用建筑电气设计在安全方面中的应用

崔金玉

（北京中煤科工集团天地科技股份有限公司开采设计事业部）

现代建筑大多由电气、建筑以及暖通等组成，其中建筑的方便性和安全性能取决于电气设计的优良与否，电气设计方案不仅对整个建筑的设计起决定作用，而且决定着电气设计的工程运作以及工程经费。本文通过介绍民用建筑电气设计的设计特点具体内容、建议和改良方法，并详细阐述了电气设计的相关问题，希望能对居民的生活安全做出贡献。

民用建筑；电气设计；安全分析

0 引言

建筑业的发展概念在新时代的科技发展推进下得到迅速的创新，但是城市化进程下的电气设计通常因为经济因素对设计中的一些隐患没有好的解决办法，例如资源浪费和使用安全问题等，电气专业在工程设计初期通常会遵守国家法律法规以及本行业的规范执行，也要做到与各方面的情况相互协调一致，科学安排配电方位和大小。所以探讨民用建筑电气设计的安全性能非常重要。

1 电气设计在民用建筑中的特点以及项目

1.1 电气设计的特点分析

设备的选型必须考量到各种因素，尤其是电器的质量要符合系统的执行标准。也是这个原因造成民用建筑在各方面比其他建筑更容易发生事故，所以电气设计工作要对电器尽可能接地以保证室内居民的人身安全，在进行接地保护工作时，要注意接地电阻的大小选用，通常情况下选用小于10Ω的电阻，并且注意均衡电位。另外居民建筑还应设有消防系统，具体包括探测温度、自动报警以及灭火控制系统，消防系统由于和居民生命安全紧密相关，工作人员必须严肃谨慎对待。

1.2 电气设计的主要项目

照明与建筑的装饰两者之间是相辅相成的，有着非

常密切的关系。照明设计可以烘托建筑造型，可以美化环境，发挥建筑的功能，体现建筑美学，是建筑中不可缺少的一部分。所以在建筑电气照明中，功能与艺术要并存，进行有效的结合，从而达到节约电能的目的。照明的照度设计、灯具造型及其布置、眩光控制等方面都要考虑到。

2 建筑电气安全设计存在问题

2.1 变压器安全问题

建筑小区所采用的变压器存在的安全因素包括：电磁辐射因素、接地因素以及绝缘层破损因素，通常外部绝缘层采用的材质为聚乙烯材质，其材质包括乙烯与少量的α-烯烃共聚物，化学性质稳定，能承受400℃高温，不宜溶于水，电绝缘性良好。但是现如今采用的绝缘层没有设定内部绝缘和外部绝缘，其中内部绝缘中的引线的截面小于80mm，这样通过变压器的电流便会增大，造成圆铜线与软铜线的连接部位温度过高，造成内部绝缘铜排的损坏。当变压器变压超过220kV时，便要对中性点进行接地保护。主要是因为中性点对地电压超过110kV时，放电间隙被击穿，形成零序电流通路，这样便会造成变压器承载运行负荷过大，使之出现接地故障。其次是在电磁辐射方面存在的安全因素，由于变压器输出高压线路，对附近的保护区域有一定的限制要求。但是由于环境因素的限定，对于220kV和500kV变压器的保护区小于预期的15m和20m，使之造成人身安全问题。

2.2 供配电线路安全问题

当前供配电线路存在的安全因素如图1所示，其存在的主要风险是因为配电系统线路截面不满足电压损耗以及施工机械强度，造成在传输过程中供配电线路出现故障。在图1中，假设电源侧供配电压220kV，运行电流300A。通过配电系统变压后，电阻线圈控制原有电源侧的输出电压，将输出电压按原有4∶1的比例输出，传输后的电压为44kV，负载运行电流为60A。但是由于负载线路L1/L2/L3/N/PE线路不能承载60A运行电流，造成中间由于热损耗超过原有30%，使外部线路槽盒出现漏电故障。

图1 供配电线路故障图

2.3 照明系统安全问题

根据当前楼宇照明系统的设计标准，一般都要设定楼宇自控系统（OA）进行操控。通过该系统便能有效地对定时开关以及中央监控进行操作，实现全方位的系统控制。但是由于照明系统安全方面存在一定的局限性，往往会造成一定的安全问题。其中存在的因素包括：控制回路和系统程序，照明控制系统控制回路较少，便会造成大面积区域无法得到有效控制。例如：小区楼内照明系统与休闲区照明系统采用同一控制回路，楼内照明系统发生故障时，也会造成休闲区内照明系统的故障。其次便是在系统程序故障问题，系统程序中没有设定故障告警，当照明系统发生短路故障时，该系统仍处于运行状态，造成输电线路漏电现象。

2.4 日常维护设计安全问题

民用建筑电气设计中日常维护不当也会造成一定的安全问题，其中包括：照明灯具以及变压器，在设计明文规范中，保证后期设备以及线路的正常维护，这样才能满足用户的正常需求。在检查灯具时，查看灯具的额定功率是否允许在线路正常提供电流范围内。假设灯具额定功率3000W，运行电流10A。但输电线路最大运行负载电流7A，便会造成火灾现象。所以设计人员在电气设备设计过程中，要根据实际线路的承载范围选定合适的功率灯具。其次便是在变压器维护方面的设计，保证变压器不会产生失真效应。其等效电路如图2所示，其中Usm为电源电压、Li为电感、Rs和RL’为电阻、C为电容、S为开关、Uo’为RL’的等效电压、ic和iL’分别为流经电容C和RL’的电流。当变压器脉冲在正弦上升阶段时，产生的容抗几乎为0，但产生的感抗很大，造成高频信号的输出分量减少，从而出现漏感现象。所以变压器安全设计方面，不但保证变压器零部件的输出电感，而且还要对高端输出频率做出定性分析，保证变压器的正常使用。

图2 变压器等效电路图

3 民用建筑电气设计改进措施

3.1 改进变压器应用设计

为了解决变压器设计安全问题，在设计过程中要对变压器中性点进行设计分析。对中性点位置装设断路器，这样当变压器系统出现故障时，断路器具有断路及合闸的功能，保证电气设备的正常运行。其次断路器内部的零序过电压保护也会起到一定的支撑作用，当变压器内部绝缘部分遭受冲击电压时，内部断路器便会中断电压的击穿，保证电压幅度允许承受在负荷的30%以内。其次便是在变压器的接地保护方面的设计，采用三相接地保护措施。地面接地排间隔0.5m，远离高压输电线路，并且每根接地排的接地阻值都要在标准范围内。保证当有强电流经过时，能够流经大地，保证其他设备不受损坏。

3.2 改进供配电线路设计

供配电线路设计包括电线的走线、电缆缆芯截面的大小以及绝缘保护层的材质，其中缆线架设高度大于4m，对于特殊位置不要低于3m，这样便能保证缆线的正常标准架设高度。其次电缆的规格按照Q/HHTZH004.2标准进行设定选用，允许交流额定电压在110kV/220kV以上。绝缘层采用硅橡胶材质，这种材质不但能够承受180℃以上的高温，并且在敷设过程中，还能抵御-20℃的外围环境。

3.3 改进照明系统应用设计

照明系统的设计改进主要从OA操控进行设定分析，设计多条控制回路。用户居民区与其他附属用电设施构建多条往返回路，设计M+N模式，其中M代表多条链接回路，保证每条线路都有其他线路迂回。而N代表系统控制的终端接点，每个回路M都设定专有的控制接点N，这样既能保证系统系统的稳定性，而且还能保证设备的正常运行。

4 结束语

民用建筑的电气设计在电气设计安全方面研究不够深入，然而电气在民用建筑中的应用又是一个期待发展的项目，只要努力将民用建筑的技术提升完善，谨慎遵守电气设计原则，配置电力时辅助相关的安全措施，照明质量也要严格控制在安全范围内，注意做好采购准备等，从而使人们在安全适合的环境中学习工作，同时也做到了绿色建筑可持续发展。

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（2016-05-23）