建筑电气建筑物内配电系统设计.docx

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建筑电气建筑物内配电系统设计

建筑物内配电系统设计

一底层住宅配电系统

1.1层数

多层住宅一般指六层及以下层数的住宅。

多层住宅的建筑方式大致可分为三类。

第一类从首层至顶层均为住户。

第二类降低首层层高，将首层设计为楼上住户能使用的储藏间；或者增加首层层高，将首层作为商业用房，其余各层为住户。

第三类在六层以上增加阁楼，由内楼梯连成一户，此阁楼也可作为储藏室。

另外，还有的多层住宅建有地下室或半地下室，作为库房或存车处等用房。

多层住宅单元一般设计为一梯二户或一梯三户，户型以二居室或三居室为主，每户用电量一般按2.5kW或3kW考虑。

1.2.负荷等级

多层住宅均属于三类用电负荷，电力负荷包括住宅用电（照明、插座和空调电源）、公共楼梯灯、电视放大器电源和保安对讲设备用电电源等。

在确定多层住宅的低压配电系统及用户计量方式时，应符合当地供电部门的要求

1.3.电源引入

电源引入方式采用埋地电缆或架空线路，电源为交流220／380V，系统接地形式在无特殊要求时可采用TN-S或TN-C-S接地系统。

　　在多层住宅中，若建有地下室或首层为储藏室，可将电缆分支箱（π接箱）安装在房间内，选用高架式π接箱。

若多层住宅从首层至顶层均为住户时，进线电源电缆应从楼的中间单元引入至首层楼梯间，π接箱选落地式或非标架式。

π接箱的安装如图4.6所示。

电源电缆引入π接箱内进线刀开关后，从另一刀开关下引出本楼的供电电源线。

电源线可使用电缆或BV铜导线，其直径应与供电电缆相等或相近。

从π接箱引出的电源线引至楼内的总断路器箱，箱内安装一台三相带漏电保护功能的断路器，其漏电电流值可选择300mA或500mA，漏电保护的作用是防止配电线路的电气火灾，电气线路引发的火灾主要是由接地电弧短路引起的。

接地电弧短路时，电弧短路的电流值小，断路器和熔断器不能及时切断电源，而漏电断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断供电电源，防止电气火灾发生。

三相电源引入总断路器箱后，若楼内的单元数不多于3个，箱内安装一台漏电断路器。

若多于3个单元，可安装两台漏电断路器。

漏电断路器的出线分别引至各单元首层的电度表箱。

一般采用铜导线穿钢管保护，沿首层地面暗敷设或沿地下层顶板明敷设。

另外，若不选用π接箱作为配电电源的电缆分支箱，也可采用三到四个单元（联体或临近单元）为一个供电单位，提供一路低压电缆。

每单元在首层或地下层设一个配电小间（4m2左右），选用高层照明柜（非标），适当改型，也可形成较好的供电系统。

　多层住宅配电系统的配电方式为树干式，每单元住户用电的垂直干线均为单相交流电源。

下面以一梯二户和一梯三户为例，系统图如图4.7所示。

其中AW1为一梯二户的首层电度表箱，AW3为一梯三户的首层电度表箱。

AW2、AW4分别为一梯二户和一梯三户的标准层电度表箱。

　　户内配电箱（AL箱）已在前面叙述过了。

每个表箱的配电系统如图4.7所示。

4.7

二高层住宅配电系统

1.层数

普通高层住宅层数为10～18层，属二类建筑；19～28层为一类高层建筑。

此部分的电气设计内容不包括超高层建筑电气设计（需要特殊设计方案）。

2.负荷等级

　　根据《民用建筑电气设计规范》及《火灾报警与消防联动控制》的规定，普通高层住宅按二级负荷供电，19层及以上的住宅按一级负荷供电。

高层住宅主要消防设备有消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警及消防联动装置、火灾应急照明和电动防火门窗、卷帘、阀门等。

3.电源引入

高层住宅楼内供电电源采用电缆埋地引入方式。

电压为交流220／380V，采用TNS或TN-C-S接地系统。

照明与动力电源电缆分别引入楼内π接箱或配电柜。

一座高层住宅的建筑面积决定着引入楼内所需照明电缆的数量。

每一根电缆接至一台π接箱。

π接箱与配电柜的数量一一对应。

π接箱安装在地下一层的专用房间内，此房间应安排在外线电缆易于引入的方向。

π接箱选用高架型，室内设计应满足下列要求：

（1）π接箱的前面应有1.5m的操作距离，箱体背后距墙应有1m的距离，留作电缆的敷设位置。

在特殊情况下，也可以靠墙安装。

（2）在π接箱室应预留125钢管6根。

供电电缆穿钢管沿π接箱室的地面引至π接箱。

钢管在室外的埋深与住宅楼的室内外高差有关，用地下一层的层高减去室内外高差，再减去楼板厚度，等于钢管在室外的埋深，但钢管埋深不应低于室外地坪下0.7m，钢管另一侧接至电缆井，预埋钢管应有向室外电缆井倾斜的坡度。

　　（3）π接箱室不允许有上下水管及煤气管道等非本室用管路通过。

　　（4）π接箱室至总配电室的线路距离不应超过15m。

　　（5）为防止外面的水流入，配电室的地面可做门槛或将地面抬高一个踏步。

　　外线电缆引入π接箱室后，电缆可明敷设至π接箱进线刀开关，也可以沿地面做沟，沟上盖盖板敷设至刀开关。

4.配电室

　　配电室与π接箱室位于同层相邻或邻近的专用房间，且应满足下列要求：

（1）配电室至对外出口通道的距离不应超过20m，并且通道不得穿越其他房间。

（2）配电室应设有能开启的采光通风窗。

如果用专用窗井采光时，窗井上应加雨篷和防护网。

　　（3）配电室不允许上下水、煤气等管道穿越。

配电室的地面应向外泛水

5.配电系统

　　高层住宅分板式和塔式两种。

配电线路在楼内沿强电竖井敷设，楼内强电竖井位置的选择，宜靠近住户集中的地方，竖井内敷设照明、动力电缆及层配电箱，敷设电缆的数量由具体用电负荷及所需安装的动力设备确定。

电缆或绝缘电线可采用金属线槽、电缆桥架或穿金属管等布线方式。

竖井的面积除满足布线间距及配电设备所必需的宽度外，并应在箱体前留有不小于0.8m的操作、维护距离，这个距离可通过打开竖井门后利用公共走道来弥补，这样可使竖井的深度仅包括电气设备的安装距离，可不包括其操作、维护距离。

　（4）配电柜前应有1.5m的操作距离，柜后距墙应有0.8m的安装距离。

柜边一侧应有不小于0.8m的过人通道。

　　配电柜进线电缆由π接箱引入。

一般情况下，若配电室与π接箱室相邻，电缆沿地沟内敷设后加盖板；若两室不相邻，电缆在桥架内沿顶板敷设。

　　在高层住宅内有时需要建变电所，其变压器容量不超过1250kV·A，且为干式变压器。

配电系统及计量方式应满足下列要求：

（1）照明系统采用树干式配电。

根据每层户数的多少，每一或二层取一相交流220V电源供电。

（2）照明计量设在每层用户表箱内。

　　（3）在动力总配电柜内设动力总计量表。

　　（4）消防用电要求双路电源时，应以动力电源为主电源，照明电源为备用电源。

　　（5）电梯前室照明及公共楼梯灯用电按动力计量（不装子表），人防层、居委会应单独计量。

　　（6）设备层及地下室用电按照明计量，电度表装在照明配电柜内。

　　（7）住宅的楼梯灯可作为备用照明的一部分。

当楼梯灯采用节能开关时，应有事故强投至点亮的措施，但电梯前室宜采用跷板开关。

　　（8）住户配电箱可参照多层住宅的户箱

　　以一梯八户18层塔式住宅为例，采用需用系数法进行负荷计算，系统图如图4.8所示。

图中正压风机安装在地下层；若安装在屋顶，其电源控制箱（1ATl），应随之而改变。

若楼顶没有水箱，可取消图中的液位信号线。

有些高层住宅在中间有一设备层，此层的层高较低，照明电源应为安全电压。

有些高层住宅的地下层还设有消防水池，配电系统中应相应增加消防泵、喷淋泵和生活泵的电气控制内容。

6.消防系统设计

　　19层及以上的普通住宅属于一类防火建筑；10～18层的普通住宅属于二类防火建筑。

一类建筑按现行国家电力设计规范规定的一级负荷要求供电；二类建筑应按二级负荷的供电要求供电。

一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。

二级负荷的供电系统应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。

凡消防设备供电电源，按消防规范要求采取末端双电源自投。

消防设计应符合下列要求：

（1）在消火栓箱内应设有带动作指示灯的消防按钮，其功能应可远控启动消防泵并使备用照明电源自动点亮。

（2）在屋顶设有消防水箱时，消防管道和稳压泵应自成系统，并使管道内的压力维持在0.07MPa以上。

　　（3）当在封闭电梯前室内设有排烟阀时，可采用手动开启方式，同时应联动排烟及正压送风风机的启动。

若楼内设有火灾自动报警系统时，可通过安装在前室的探测器实现报警及联动的自动控制。

　　（4）19层及以上的住宅疏散走道和公共出口处安装安全出口及疏散指示标志灯。

出口标志灯安装高度距地不宜低于2m，疏散标志灯的安装高度应在1m以下。

当采用蓄电池组作疏散指示灯的备用电源时，其连续供电时间不应少于20min（在地下层安装时不应少于30min）。

　（5）消防人员可在配电室的照明柜上使用分励按钮切除住户电源，其余非消防电源由消火栓内的按钮联动跳闸。

　　（6）应隔层设消防广播线路或消防警铃。

　　（7）高层住宅的电梯至少有一部为消防电梯。

三配电线路的过流保护

低压配电线路的保护主要包括短路保护、过负载保护和接地故障保护，住宅内配电线路的这些保护是由设在配电柜或配电箱内的断路器来实现的。

在选择断路器时，要确定断路器的额定电压和额定频率。

其额定电流应大于或等于所控制回路的预期工作电流，还应承载一定条件下的过电流；要满足短路条件下的动稳定与热稳定，选择断路器断开短路电流时的通断能力；还应考虑断路器使用场所的环境条件，主要考虑海拔高度和潮湿环境。

由于一座住宅的住户较多，住户所使用的照明及家用电器是住宅配电线路的最终保护对象，所以在确定配电系统及选择断路器时，应尽可能在某一户发生线路短路时只切断户内供电回路，不影响其他住户的正常用电。

配电线路上下级断路器的动作应具有选择性，各级间能协调配合。

四配电设备

住宅内使用的配电设备有配电柜、π接箱、电度表箱、配电箱、灯具、开关和插座等。

在电气设计中，选用低压配电柜或配电箱时，应根据发展的可能性，预留备用回路。

为使每一出线回路在增加容量时可更换断路器而不影响断路器的安装位置（同一级断路器的安装尺寸相等），每一级断路器最好不顶级安装。

1.低压配电柜的选择

　低压配电柜一般可选抽屉柜（GCK）或PGL、BGL固定柜。

配电柜的数量根据所用出线回路的数量来确定。

一台配电柜的出线路数一般为6～8个回路。

配电柜中安装断路器的额定电流值在100A左右时，柜内出线回路数可达10路；额定电流值在200～400A之间时，柜内出线回路数为6路；额定电流值在400～630A之间时，柜内出线回路数为4路；断路器额定电流值大于630A时，柜内出线回路数仅为1路。

低压进线柜的主进开关若向一、二级用电负荷供电，应选择高性能的低压断路器；若向三级用电负荷供电，可选择分断能力较低的DZ47系列断路器。

2.π接箱的选择

　π接箱有两种安装方式，一种为落地安装，另一种为架式安装，箱内安装三台或四台刀开关（隔离开关）。

架式安装的π接箱可直接固定安装在室内地面上，电缆可拖地引入至刀开关；落地式安装的π接箱需在箱体下部预留电缆沟。

π接箱的主要作用是电缆分支，没有保护电器作用。

刀开关的容量一般为600A。

3.电度表箱的选择

电度表箱用于计量住宅内每户的用电量。

为了查表方便，此箱应出户安装，置于公共走道内便于查看的适当位置。

住宅计量方式采用一户一表制。

多层住宅最多一梯三户，所以层内最多安装四块电度表。

高层住宅一层的户数较多，电度表箱可分散安装。

若安装电度表箱的竖井或墙面宽度允许时，层内户表箱也可集中安装。

电度表箱内电度表的排列行数不宜过多，多行安装将给查表和使用带来不便。

4.户内断路器箱的选择

　　安装在每户户内的断路器箱控制着每户内全部的用电线路，为避免误操作和保证用电安全，箱体宜高位安装，若建筑物内每层有圈梁，可紧贴在圈梁下安装。

户箱可安装在户门附近的承重墙上，但最好不安装在户门的后面。

箱内全部断路器安装成一行，箱体尺寸由安装在箱内断路器的位数来确定。

四强电线路敷设

　1住宅楼内强电线路是为各户及楼内公共用电设备提供电源，均属于正常环境下室内布线。

住宅楼内公共建筑面积小，层高较低，线路敷设尽可能采用穿管保护暗敷设方式。

2住宅楼内的供电电源一般采用电缆穿钢管埋地引入方式。

住宅内供电系统采用TN-S或TT、TN-C-S接地方式，并进行总等电位联结。

总等电位联结的作用在于降低建筑物内间接接触电击的接触电压和金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。

预埋进线钢管的位置应与设备的暖气沟、煤气及上下水进出楼管道的位置错开。

五配线方式

1.布线

住宅电气设计中主要采用金属管布线，硬质、半硬质塑料管布线和金属线槽布线等方式。

若有条件，垂直干线应敷设在位于公共建筑内的强电竖井中。

在竖井中敷设的导线或电缆可采用明敷或在线槽内敷设。

明敷设的导线或电缆在竖井内固定安装时，其间距要求较大，占用面积多，电缆或导线较多时不宜采用明敷方式。

多层住宅有可能没有竖井，垂直干线敷设在承重墙内，并可将干线钢管管径按所穿导线截面放大一级选取。

电气垂直干管不应布置在住宅套间内。

　　住宅内水平配线可穿管暗敷设。

穿金属管布线时，需要用金属分线盒，管与盒连接处应焊接，并与接地线连接。

使用塑料穿线管时，配用塑料分线盒，管与盒采用粘结方法连接，施工较方便。

但塑料管敷设在现浇板中，管与盒位于双排结构钢筋中间时，浇注混凝土的震动会使管变形，导致保护管内径减小，甚至接口处断开，造成管路不通。

一般采用加长套管，增加管与盒的连接长度，可减少上述现象的发生。

另外，布线用塑料管应采用氧指数为27以上的难燃型制品

2.导线选择

　　选择导线的载流量时，应与其出线端断路器的额定电流值相配合，导线的载流能力一定大于断路器的额定电流值。

导线或电缆应按低压配电系统的额定电压、电力负荷、敷设环境及其与附近电气装置、设施之间能否产生有害的电磁感应等要求电压选择合适的型号和截面面积。

住宅内所有绝缘电线和电缆应选择耐500V以上电压的塑料彩色线。

3.竖井布线

　　住宅内配电干线的电气竖井自楼内底层贯穿每层配电间直至顶层。

电气竖井是电气干线的垂直通道，位置选择在楼内的公共走道、楼梯间或电梯间附近。

但电气竖井不能和电梯井、设备管道井共用同一竖井，且应避免邻近烟道、热力管道及其他散热量大或潮湿的设施。

应在每个单元或建筑物的变形缝两侧或每一个防火分区内分别设置电气竖井。

竖井的井壁应是耐火极限不低于1h的非燃烧材料制成。

竖井在每层楼设维护检修门，门开向公共走道，门的耐火等级不低于丙级。

竖井门沿竖井宽度应尽可能地宽，这样有利于打开竖井内配电箱的门，增加配电箱前的操作距离。

门的高度为2.3m。

竖井内的底板或顶板除垂直通过的线槽预留洞外，应全部浇实。

（1）多层住宅的电气竖井

　　多层住宅的电气竖井内安装各层配电箱和通过垂直干线。

若为独立的强电竖井，竖井内仅有层表箱，垂直干线管从表箱内明敷穿过，或明敷设在竖井侧墙上，或暗敷设在表箱所在的墙内。

若强、弱电线路敷设在同一竖井内，强电与弱电线路应分别布置在竖井两侧，且线路应采用穿钢管保护的布线方式，以防止强电对弱电线路产生干扰。

　　多层住宅的强、弱电竖井最好能分别设置，竖井宽度不小于0.7m。

垂直干线穿钢管明敷设时，在楼层间应预埋套管，布线后两端管口的空隙应做密封隔离。

（2）高层住宅的强电竖井

　　高层住宅的强、弱电竖井是分别设置的。

强电竖井内不仅要安装各层用配电箱和照明干线，而且要敷设电梯、管道泵、稳压泵和正压风机等动力电源电缆及屋顶水箱间所用的液位信号线。

　　住户内所需的强电电源和弱电信号都是由小区内集中引入的。

为了供电安全和环境美观，小区内各种管线均采用埋地敷设方式。

电气专业设计的管线内容包括引入小区变电所的10kV高压线路，引至各楼的照明及动力电源电缆线路，电话、电视、路灯、闭路监控和集中泵房的信号线等各种线路。

电气线路埋地深度在地坪下0.8m左右，所有管线均平行排列。