改善建筑电气设计的可靠性和经济性探讨

钱志永

（深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司，广东广州 510630）

0 引言

随着国内电力资源需求量的不断增大，建筑电气设计期间，有着任务重、周期短、时间紧迫的特点。因而，在开展建筑电气设计工作期间，应当处理好电气设计可靠性、经济性二者之间的关系，在确保用电安全的前提下，降低投资成本，提高建筑电气设计的整体水平。

1 建筑电气设计原则分析

对于建筑电气设计工作而言，应当遵循经济性、可靠性两大基本原则。一方面，经济性原则主要是指设计期间应考虑到建筑的实际情况与经济效益，杜绝投资浪费等问题的发生。通过提高电气设计经济性水平，可以在未来几年时间内降低运行费用。另一方面，可靠性原则主要指的是设计环节中应严格根据国家法规以及行业标准，确保建筑电气设计的质量。同时，电气设计应当符合制图标准以及现行的设计规范要求。具体设计工作中，应当严格遵循标准化设计程序，保证建筑供电过程的安全性、连续性、可靠性。对于经济性、可靠性原则而言，二者之间有着密切的关系。首先，相比较而言，只要符合国家现行规范与标准，就能达到设计的可靠性方面的要求。但是，就目前建筑电气设计来看，很难满足经济性方面的要求。其次，设计可靠性、经济性之间存在着辩证、统一的关系。配电系统设计期间，若过于关注设计的可靠性，就将导致设备投资费用的增大，进而造成资源浪费的问题。相反，如果过于关注经济性，并对配电设备进行过多的简化，就将导致电气设计可靠性较差。鉴于此，建筑电气设计环节中，应当从建筑的全局着眼，通过对建筑自身特点做出全面分析之后，处理好二者之间的矛盾关系，提高电气设计的整体水平[1]。

2 改善建筑电气设计可靠性的措施与要点

2.1 依据建筑电气设计的规范标准开展设计

电气设计质量不仅关系到电气系统的应用水平，甚至影响到整个建筑及其内部人员的安全性。因此，建筑电气设计不能出现半点纰漏。首先，设计环节中要严格按照设计规范与行业标准开展设计。同时，应遵守电气设计的基本原则，相关人员应当对国家最新出台的文件做出深入的解读，并以此作为指导开展后续设计工作。其次，作为电气设计人员，要加强对电气设计理论知识与文件的学习，正确理解文件的意思[2]。除此之外，还要谨慎处理各类文件的衔接部分与内容，提高电气设计的整体水平。

2.2 注重绝缘材料、开关设备的设计与检查

一方面，绝缘材料对于电气系统的安全性有着重要的影响。一旦选用的绝缘材料不具有良好的绝缘性能，将导致安全事故的发生。因此，应当做好绝缘材料的设计与进场前的检验工作，重点对绝缘材料的厚度、阻抗以及直径等参数做好设计与检查等工作。另一方面，应做好开关设备的设计。设计期间，对于低压配电开关的选用，要结合实际情况合理选择隔离开关、负荷开关等。就变压器低压侧电源开关而言，需要使用断路器，如果变压器的容量相对较小，并且采用三级负荷供电，才能应用熔断器开关设备。此外，为了能够在断路器检修过程中形成断口和电源隔离，设计时应当在断路器的两侧位置设置隔离开关。如果低压系统使用的是固定式配电装置，为确保电气设计的安全性与可靠性，应当在开关设备的电源侧，加装隔离电器等设施[3]。

2.3 做好过载、短路、漏电保护设计

通过开展电气线路过载、短路状态下的过载保护设计，能有效防止过载、短路问题所造成的电流激增现象。首先，在开展过载保护设计时，应当选择电流值适当的熔断器。需要注意的是，如果熔断器的电流值过大、过小，都无法起到良好的保护作用。同时，还要对熔断器的类型做出合理选择。其次，应加强漏电保护设计[4]。电气设备或电路系统一旦发生漏电问题，将对用电过程的安全性造成严重的威胁。设计期间，对于漏电器的选择应满足国家标准要求，所使用的漏电器应当由检测部分出具合格证明。其中，图1为漏电器的接线方式。

图1 漏电器的接线方式

2.4 加强保护接地设计

作为建筑电气设计的重要内容与措施，保护接地设计能够确保人身安全，防止内部人员遭到电击的影响。此外，保护接地设计还能防止接地金属壳体间由于电位差所导致的火灾事故。当电气系统发生接地故障时，回路中将出现较大的接地故障电流，进而会引起保护开关立刻动作，并在短时间内切断电源，以此起到保护的作用。即使在电源不能快速切断的情况下，保护接地还可以采用等电位策略，确保人身安全状况。

2.5 做好消防设计

具体设计工作中，应当合理选用火灾自动报警系统（图2）。该系统不仅包括了火灾探测器、自动喷淋灭火系统，同时包括消防报警控制器等设施。通过开展消防设计，能够提高灭火工作的自动化水平。设计期间，消防线路可以采用内穿金属管、暗敷等形式，确保火灾发生过程中消防线路可以正常使用，并确保相关信号、命令能够得到实时的传输。

图2 火灾报警系统

3 改善建筑电气设计经济性的措施与要点

3.1 弱电系统经济性设计

随着建筑行业的快速发展，建筑的智能化水平越来越高。电气设计期间的弱电系统所占的投资比重较大，因而通过提高弱电系统设计的经济性效果，可以有效节约投资成本[5]。比如，在进行综合布线系统的设计时，可以把语言信号、数字信号等通过统一化、规范化设计方式，集成在一套标准的配线系统之中。对于综合布线系统而言，其成本相对较低，并且在信息点方面能够节约投资成本。

3.2 强电部分经济性设计

降低线路的故障率，能够显著提升高压配电系统的经济性效果。对于民用建筑电气设计而言，经济性主要体现在低压配电系统方面。因为在设计方式与理念上存在一定的差异，即便是同种类型的建筑，并采用同一层次的产品，在价格方面也会存在较大的差距。对于常见的办公楼建筑而言，内部的冷、热水泵房、空调机房以及冷冻机房，主要使用的是二台变压器，并使用二路高压进线的方式。设计期间，高压运行手动联络可以采用单母线分段方式（图3），母线分段运行采用低压。为避免动力负荷启动过程中对照明负荷产生干扰，供给照明负荷可以采用一台变压器的低压出线。对于动力、空调负荷供给，可以采用另一台变压器的低压出线，以此提高电气设计经济性效果。

图3 单母线分段主接线方式

3.2.1 合理减少出线回路

就负荷位置、种类而言，同种性质的负荷可以在同一区域、一个回路供电，并由低压母线馈出，如此一来便能适当减少出线回路。同时，还能降低低压柜的台数，使得设备成本大大减少。但是，这种设计方式存在一定的缺陷。比如，在进行出线回路的检修工作期间，会导致大范围断电等问题的发生。

3.2.2 做好功率因数设计

通过合理选用功率因数、需要系数，确保保护开关电流的大小、电缆等。此外，系数的选择也会对变压器的选择产生影响。如果变压器的容量较大、取值偏大，那么在运行期间变压器的损耗情况也将同步增大，进而导致资金上的浪费。鉴于此，计算系数选择时，应当结合建筑物的实际情况，并对设备的运行状况做出分析。具体设计过程中，应当考虑到经济性因素，提高电气设计的智能化水平。设计时可以结合所带负荷进行计算电流的设计，并结合计算电流的情况，合理选用保护开关（断路器）。除此之外，要参考断路器的整定电流，选用适宜的导线类型。当多跟导线（相线）同时敷设在线槽的内部时，应当降容系数进行考虑。相比较而言，如果将多跟导线敷设在同一个线槽、桥架内部，其载流量相对较小。这种情况下应当考虑供电半径的影响。随着供电半径的增大，可以通过放大导线的方式减小电压降。图4为常见漏电断路器。

图4 常见漏电断路器

3.3 降低线路传输过程的电能损耗

由于导线电阻的存在，当线路有电流流过时，就会出现有功功率的损耗。因此，在经过线路传输之后，电能的利用率就会降低。为降低线损问题，应当从导线材料、横截面积与长度等方面进行考虑。设计时可以适当降低导线的长度，同时，配电箱、低压柜的出线回路尽可能采用直线的形式。除此之外，设计时不走、少走回头线。此外，变电站的设计最好将其建设在负荷中心周围，进而能够减少接线的长度。对于低压线路的设计，供电半径可根据用电负荷密集区进行设计。对于大负荷密集地区，其半径要控制在100m范围之内，中、小负荷密集区，要将半径控制在150m左右。如此一来，不仅能够降低电缆的长度，减少供电距离，同时还能起到减少线损的目的。另外，还可适当增大导线的截面积，尤其是输电距离较长的线路，能够有效减少电能损耗问题。

3.4 电气照明系统节能设计

（1）应合理选择照明光源类型，设计期间要对光效、色温以及显色指数、光源寿命等参数做出对比，选择合理价位的照明设施。同时，合理选择手动控制、自动控制两种不同的方式。一方面，如果选用手动控制方式，应当增加照明开关点，并做好调光开关、定时开关以及节电控制器的选择，以达到节能的效果。另一方面，自动控制需要结合工程实际情况进行选用。

（2）光源必须配备相应类型的灯具，使得实用价值充分发挥。

（3）在进行灯具的选择时，主要参考的指标是效率与配光。室内灯具的效率要≥70%，室外灯具的效率要≥55%。需要注意的是，设计时应优先选择光利用系数高的灯具。同时，还要根据使用场所的不同，合理设计控光灯具。

4 结语

通过提高建筑电气设计水平与质量，能够确保建筑工程施工期间的安全性，并确保供电环节的稳定性、连续性。因而，在开展建筑电气设计工作期间，首先要考虑设计的可靠性效果。同时，为提高电气设计的经济性水平，应重点做好强电、弱电设计，并提高照明系统的节能水平。