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建筑电气
第六章电气照明与建筑电气
第一节电气照明
一、照明类别
按光源的性质，电气照明分为热辐射光源照明和气体放电光源照明。
前者是由电流通过钨丝使之升温达到白炽状态而发光的照明器具，如白炽灯、卤钨循环白炽灯等照明灯具。
其特点是发光效率低。
后者是利用电极间气体放电产生可见光和紫外线，再由可见光和紫外线激发灯管或灯泡内壁上的荧光粉使之发光的照明器具，如金属灯（如汞灯、钠灯），惰性气体灯（如氙灯、汞氙灯）以及金属卤化物灯等照明灯具。
其发光效率可达白炽灯的3倍左右。
就照明方式而言，分为一般照明、局部照明和混合照明。
工作场所内不应只设有局部照明。
按照明功能而言，电气照明可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。
应急照明包括备用照明、安全照明和疏散照明。
在安全要求较高的场合应设有应急照明。
二、电光源和照明灯具
按照色温，电光源分为暖光源、中间光源、冷光源。
按照发光原理，各种电光源的主要特性见表6-1。
表6-1电光源的主要特性
光源类别
白炽灯
卤钨灯
荧光灯
高压汞灯
管形氙灯
高压钠灯
金属卤化物灯
功率范围/W
151000
5002000
6200
501000
1k10k
250400
2503500
发光效率/lm/W
719
1921
2767
3253
2037
90100
7280
平均寿命/h
1000
1500
1500~5000
3500~6000
500~1000
3000
1000~1500
启动稳定时间
瞬时
瞬时
13s
48min
12s
48min
410min
再启动时间
瞬时
瞬时
瞬时
510min
瞬时
1020min
1015min
频闪效应
不明显
不明显
明显
明显
明显
明显
明显
所需附件
无
无
镇流器、启辉器
镇流器
镇流器、触发器
镇流器
镇流器、
触发器
就灯具防护型式而言，除普通型灯具外，还有防水型灯具、防尘型灯具和防爆型灯具等。
应当根据环境条件选用适当防护型式的照明装置。
爆炸危险环境应选用防爆型灯具。
在有腐蚀性气体或蒸气或特别潮湿的环境应选用防水型灯具。
户外也应选用防水型灯具。
多尘环境应选用防尘型灯具。
库房内不应装设碘钨灯、卤钨灯、60W以上的白炽灯等高温照明灯具。
灯座分插口灯座和螺口灯座。
插口灯座承受的质量较小，但带电部分封闭在里面，比较安全。
螺口灯座的螺旋部分容易暴露在外，接线时必须将相线接在顶芯上、中性线接在螺口上。
为了防止火灾，灯饰所用材料应为难燃型材料；除敞开式灯具外，凡100W及100W以上的照明器应采用瓷灯座。
三、照明配电
①由公共低压配电网配电的照明负荷，线路电流不超过30A时可用220V单相配电，30A以上应采用三相四线配电。
②一般照明的电源采用220V电压。
在特别潮湿场所、高温场所、有导电灰尘的场所或有导电地面的场所，对于容易触及而又无防止触电措施的固定式灯具，其安装高度不足2.2m时，应采用24V安全电压。
凡有触电危险的环境里的局部照明灯和手持照明灯，应采用36V或24V安全电压。
在金属容器内、水井内、特别潮湿的地沟内等特别危险的环境使用的手持照明灯，应采用12V安全电压。
③室内每一照明支路上熔断器熔体的额定电流不应超过15~20A；每一照明支路上所接灯具，原则上不超过20~25盏，但花灯、彩灯、多管荧光灯不受此限。
插座宜单独设置分支回路。
非生产环境的单相插座应按照明灯计入，其电流可按2.5A考虑。
④照明配线应采用额定电压500V的绝缘导线。
凡重要的政治活动场所、易燃易爆场所、重要的仓库均应采用金属管配线。
凡重要的政治活动场所、重要的控制回路、移动的导线和剧烈振动处的导线、特别潮湿场所和严重腐蚀场所均应采用铜导线。
卤钨灯及单灯功率超过100W的白炽灯，灯具引入线应选用105~250℃耐热绝缘电线。
⑤建筑物照明电源线路的进户处，应装设带有保护装置的总开关。
配电箱内单相照明线路的开关必须采用双极开关；照明器具的单极开关必须装在相线上。
⑥高压气体放电灯的照明，每一单相分支回路的电流不宜超过30A，并应按启动及再启动特性，选择保护电器和验算线路的电压损失值。
为气体放电灯供电的三相四线照明线路的中性线截面应按最大一相的电流选择。
⑦应急照明的电源，应区别于正常照明的电源。
应急照明线路不能与动力线路或照明线路合用，而必须有自己的供电线路。
应急照明应根据需要选择适当的切换装置。
四、灯具接线
白炽灯和日光灯的接线见图6-1。
图6-1灯具接线
（a）白炽灯基本接线；（b）白炽灯双控接线；
（c）、（d）日光灯电磁镇流器接线；（e）日光灯电子镇流器接线
五、照明线路保护
照明线路熔断器熔体的额定电流原则上按过载保护确定。
熔体额定电流不应大于线路导线的许用电流；熔体的临界熔断电流不应大于线路导线许用电流的1.45倍。
从不影响线路正常工作的角度考虑，熔体额定电流应符合下式要求：
IFUKIL
式中，IFU和IL分别为熔体额定电流和计算负荷电流。
K为无量纲计算系数，对于白炽灯、碘钨灯和荧光灯，取K=1；对于高压水银灯，RL系列熔断器取K=1.3~1.7、RC系列熔断器取K=1~1.5。
对于照明线路上低压断路器的热脱扣器，其动作电流按下式确定：
IFR0.8~1IC
式中，IFR和IC分别为热元件整定电流和导体许用电流。
第二节建筑电气
一、建筑电气工程概要
以前，人们习惯把建筑电气工程分为强电工程和弱电工程。
强电工程处理的是电力。
其特点是电压高、电流大、功率大、频率低。
主要考虑的问题是减小损耗、提高效率和安全用电。
弱电工程处理的对象主要是信息的传送与控制。
其特点是电压低、电流小、功率小、频率高。
主要考虑的问题是信息传送的效果。
随着现代建筑的发展，根据GB50300—2001《建筑工程施工质量验收统一标准》，对于比较大的建筑工程，将其划分为地基与基础、主体结构、建筑装饰装修、建筑屋面、建筑给排水及采暖、建筑电气、智能建筑、通风与空调、电梯等九个分部工程。
建筑电气分部工程可又划分为室外电气、变配电室、供电干线、电气动力、电气照明安装、备用和不间断电源安装、防雷及接地安装等七个子分部工程。
智能建筑分部工程又划分为通信网络系统、办公自动化系统、建筑设备监控系统、火灾报警及消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统、智能化集成系统、电源与接地工程、环境工程、住宅智能化系统等十个子分部工程。
二、建筑电气工程图
建筑电气工程图包括以下类型的工程图。
（1）说明性文件含图纸目录、设计说明、图例、设备材料明细表。
（2）系统图是用符号或带注释的框概略表示系统、分系统的基本组成、相互关系及其主要特征的简图，用以为进一步编制详细的技术文件提供依据以及用于操作、维修时参考。
（3）电路图是用图形符号并按工作顺序排列，详细表示设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的工程图。
电路图可以用来理解系统原理，分析和计算电路特性，寻找故障，并作为编制电气平面图、接线图的依据。
（4）电气平面图是表示电气设备、装置与线路平面布置的工程图，如变配电所平面图、动力平面图、照明平面图、接地平面图、弱电平面图等。
电气平面图以建筑平面图为基础，在图上绘出电气设备、装置的安装位置及标注线路敷设方法等，是进行电气安装的主要依据。
此外，有些设备的安装还需要用到接线图、施工图。
1．常用电线的标识
BV-2.5表示截面2.5mm2的铜芯塑料绝缘线、BX-4表示截面4mm2的铜芯橡胶绝缘线、BLV表示铝芯塑料绝缘线、BVV表示铜芯塑料绝缘护套线、ZRBV阻燃型铜芯塑料绝缘线、NHBX表示耐火型的铜芯橡胶绝缘线等；
VV22-4×120+1×50表示4根截面120mm2和1根截面为50mm2的铜芯聚氯乙烯绝缘、钢带铠装、聚氯乙烯护套五芯电力电缆、VLV表示铝芯聚氯乙烯绝缘、钢带铠装、聚氯乙烯护套电力电缆，YJV铜芯交联聚乙烯绝缘、钢带铠装、聚氯乙烯护套电力电缆等；
HYY和HYV表示电话电缆，STV表示同轴射频电缆等。
2．照明器具图形符号
照明常用器具图形符号及其含义见表6-2。
表6-2照明图形符号
名称
图形符号
备注
名称
图形符号
备注
屏、台、箱、柜一般符号
开关
一般符号
单极，明装
单极，暗装
照明配电箱
AL-照明配电箱；
2-2层；
3-3号配电箱；
WL-照明配电箱
明装
暗装
双极，明装
双极，明装
事故照明配电箱
单相插座
明装
荧光灯
单管
暗装
双管
带接地插孔单相插座
明装
三管
暗装
五管
带接地插孔三相插座
明装
灯具
一般符号
暗装
花灯
带中性线和接地线插孔三相暗插座
壁灯
插座箱（板）
天棚灯
导线及导线组
广照型灯
深照型灯
中性线
安全灯
保护线
防爆灯
中性与保护共用线
单相配线
局部照明灯
三相配线
3．照明安装标注及代号
照明灯具标注为
式中a——灯具数量；
b——灯具型号或编号；
c——每盏灯具的灯管数；
d——灯泡容量（W）；
e——灯泡安装高度（m）；
f——安装方式：
S为吸顶安装、W为壁式安装、P为吊管安装、Ch为吊链安装、CP为自在器吊线安装、CP1为吊线安装、R为嵌入式安装；
L——光源种类：
B为白炽灯、Y为日光灯、L为卤钨灯、G为高压汞灯、N为高压钠灯、X为氙灯。
线路标注为
图中d——导线型号；
e——导线根数；
f——导线截面，mm2；
g——线路敷设方式及管径：
PR为塑料线槽敷设、SR为金属线槽敷设、TC为电线管敷设、SC为钢管敷设。
h——线路敷设的部位：
WE为墙面明设、WC为墙内暗设、BE为沿屋架敷设、CLE为沿立柱敷设、SR为沿钢索敷设、CE为沿天棚面敷设、OC为顶板内敷设、RC为地板内敷设。
照明安装代号见表6-3。
表6-3照明安装代号
导线敷设方式
导线敷设部位
灯具安装方式
代号
含义
代号
含义
代号
含义
PR
塑料线槽敷设
SR
沿钢索敷设
CP
线吊式
SR
钢线槽敷设
BE
沿屋架或跨屋架敷设
CP
自在器线吊式
RC
水煤气管敷设
CLE
沿柱或跨柱敷设
CP1
固定线吊式
TC
电线管敷设
WE
沿墙面敷设
CP2
防水线吊式
PC
聚氯乙烯硬管敷设
CE
沿天棚或顶板面敷设
CP3
线吊器式
FPC
聚氯乙烯半硬质管敷设
ACE
能进入的吊顶内敷设
CH
链吊式
KPC
聚氯乙烯波纹管敷设
BC
暗敷设于梁内
P
管吊式
CT
电缆桥架敷设
CLC
暗敷设于柱内
W
壁装式
SC
焊接钢管敷设
WC
暗敷设于墙内
S
吸顶或直附式
CP
金属软管敷设
FC
暗敷设于地面内
R
嵌入式
CC
暗敷设于顶板内
CR
顶棚内安装
ACC
暗敷设于不能进入的吊顶内
WR
墙壁内安装
T
台上安装
SP
支架上安装
CL
柱上安装
HM
座装
4．照明系统图
图6-2是某照明配电系统图。
其电源进线为三相四线进线，导线为BV-16mm2，管径32mm，焊接钢管敷设；照明配电箱AL1，箱内分别设置N线端子和PE线端子。
总开关为C65H-32/4P型4极32A断路器。
分支开关及控制电路的组成是：
WL1照明（南路）支路，由L1相电源供电，采用C65H-16/1P型单极10A断路器控制，两根BV-4mm2导线用管径20mm焊接钢管暗敷设于顶板内。
WL2照明（北路）支路，由L2相电源供电，采用C65H-16/1P型单极10A断路器控制，两根BV-4mm2导线用管径20mm焊接钢管暗敷设于顶板内。
WL3照明（走廊）支路，由L3相电源供电，采用C65H-16/1P型单极10A断路器控制，两根BV-4mm2导线用管径20mm焊接钢管暗敷设于顶板内。
WL4插座支路，由L3相电源供电，采用C65H-20/2P型两极10A带漏电保护断路器控制，三根BV-4mm2导线用管径20mm焊接钢管暗敷设于地面内。
备用开关两路，分别由L2、L3相电源和C65H-16/1P型单极10A断路器控制。
图6-2照明配电系统图
5．照明配电平面图
图6-3是照明配电平面布线图。
图中表示灯具的位置、灯头数、灯具类型、灯泡容量及安装高度和安装方式等。
按国标GB4728的规定。
①进户:
户外低压配电线路进户，户外作重复接地装置，电气系统为TN-C-S。
②AL1：
照明配电箱。
③WL1：
照明（南路）支路，采用40W日光灯吸顶安装，一灯一开关。
WL2：
照明（北路）支路，采用40W日光灯吸顶安装，西侧两室为一室一开关，
其他室内为一灯一开关。
WL3：
照明（走廊）支路，采用25W白炽灯吸顶安装，一灯一开关。
WL4：
插座支路，插座为单相三眼暗装插座。
图6-3照明配电平面图
图中，
表示第1种类型，1只40W日光灯，吸顶安装；
表示第
3种类型，3只25W白炽灯，吸顶安装。
第三节建筑接地与防雷
一、IT系统（保护接地系统）
IT系统保护接地系统。
第一个字母是表示配电网对地状态的，字母“I”表示不接地或经高阻抗接地（我国现在无经高阻抗接地的低压配电网）；第二个是表示电气设备外壳对地状态的，字母“T”表示直接接地。
图6-4所示的配电网中性点直接接地、电气设备外壳经接地电阻RE直接接地的系统就是IT系统，也就是保护接地系统。
图6-4IT系统
这种系统的安全原理是将在故障情况下可能意外带电的金属部位（如金属外壳）的对地障电压限制在安全范围以内。
在图所示的系统中，当一相碰连外壳时，接地电流经接地电阻RE和绝缘阻抗成回路，如各相对地绝缘阻抗相等，即Z1=Z2=Z3=Z，则漏电设备对地故障电压为
式中，U是相电压。
只有在不接地配电网中，由于各相对地绝缘阻抗Z很高，才有可能通过接地把漏电设备对地故障电压限制在安全范围之内。
在接地的配电网中，要实现这一安全机理几乎是不可能的。
保护接地适用于各种不接地配电网。
其基本安全条件是接地电阻RE4。
二、TT系统
我国绝大部分地面企业的低压配电网都采用三相四线配电网。
如图6-5所示，配电网的低压中性点经RN直接接地。
该接地称为低压工作接地或低压系统接地。
从中性点引出的N线用于与任一相线一起提供0.23kV的配电电压，称为中性线或工作零线。
这时，如将电气设备外壳经RE直接接地即构成TT系统。
第一个字母“T”表示配电网直接接地。
图6-5TT系统
在TT图系统中，当一相碰连外壳时，接地电流经接地电阻RE和RN成回路，漏电设备对地故障电压为
虽然漏电设备的对地故障电压只是相电压的一部分，即接地措施能够大幅度降低漏电设备上的对地电压，但由于RE和RN同在一个数量级，漏电设备对地电压一般降低不到安全范围以内。
正因为如此，采用TT系统还必须同时采用快速切除接地故障的自动保护装置或采取其他防止电击的措施，并保证工作零线没有电击的危险。
三、TN系统（保护接零）
如图6-6所示，TN系统中的字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点N之间金属性的直接连接，亦即与配电网保护零线的直接连接。
图中，PE线称为保护零线或保护导体。
TN系统的安全原理使漏电形成单相短路，短路电流促使线路上的短路保护元件动作，强迫故障设备迅速断开电源；并能在一定程度上降低故障电压。
图6-6TN系统
（a）TN-S系统（b）TN-C-S系统（c）TN-C系统
TN系统用于中性点直接接地的0.23/0.4kV三相四线配电网。
TN系统有TN-S、TN-C-S、TN-C三种类型。
TN-S系统是PE线与N线完全分开的系统；TN-C-S系统是干线部分的前一段PE线与N线共用为PEN线，后一段PE线与N线分开的系统；TN-C系统是干线部分PE线与N线共用的系统。
TN-S系统可用于有爆炸危险，或火灾危险性较大，或安全要求较高的场所（如建筑施工场所）；TN-C-S系统宜用于厂内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。
TN-C系统可用于用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。
TN系统的基本安全条件是限制故障持续时间和限制对地故障电压。
四、重复接地和等电位联结
1．保护导体
所有保护导体，包括PE线和PEN线上均不得安装单极开关和熔断器。
当保护线与相线材料相同时，保护线可以按表6-4确定。
表6-4保护零线截面选择表
相线截面SL（mm2）
保护零线最小截面SPE（mm2）
SL16
16SL>35
S
16
S/2
除应用电缆芯线或金属护套作保护线者外，有机械防护的保护零线不得小于2.5mm2；没有机械防护的不得小于4mm2。
兼作工作零线和保护零线的PEN线的最小截面积除应满足不平衡电流和谐波电流的导电要求外，还应满足保护接零可靠性的要求。
为此，要求铜质PEN线截面积不得小于10mm2、铝质的不得小于16mm2，如系电缆芯线，则不得小于4mm2。
2．重复接地
重复接地是PE线或PEN线上除工作接地以外其他点的再次接地。
重复接地可提高保护接零的可靠性。
图中的RS即重复接地。
电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处、配电线路的最远端及每1km处、高低压线路同杆架设时共同敷设段的两端应作重复接地。
每一重复接地的接地电阻一般不得超过10。
3．等电位联结
等电位联结指保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护导体的金属管道以及用于其他目的的不带电导体之间的联结。
等电位联结可有效提高TN系统的可靠性。
等电位联结是保护接零系统的组成部分。
如图6-7所示，保护导体干线应接向低压总开关柜。
总开关柜内保护导体端子排与自然导体（如柱内主钢筋）之间的联结称为主等电位联结。
总开关柜以下，保护导体接向或配电箱用电设备。
如为了提高配电箱或用电设备的保护接零的可靠性，可将其与自然导体之间再进行联结。
这一联结称为辅助等电位联结。
图6-7等电位联结
1-接地线；2-PE线端子排；3-PE线；4-主等电位联结线；5-辅助等电位联结线；
6-配电箱；7-用电设备；8-工作接地；9-重复接地；10-可连接的自然导体
五、接地装置
接地装置是接地体（极）和接地线的总称。
接地体分自然接地体和人工接地体。
自然接地体是用于其他目的，但与土壤保持紧密接触的金属导体。
如果有条件，应当优先利用自然接地体。
当自然接地体不足以保证安全时，应敷设人工接地体。
人工接地体可分为集中史接地体和网络状接地体。
人工接地体可采用钢管、角钢、圆钢或废钢铁等材料制成。
人工接地体宜采用垂直接地体，多岩石地区可采用水平接地体。
六、建筑防雷
对于第三类防雷民用建筑物，可在女儿墙上设直径10mm2的避雷带做接闪器；避雷带
的网格为20m20m或24m16m.；所有防雷钢筋以及屋面上的金属构件、金属设备均应用直径10mm2的钢筋与避雷带焊接连通。
可利用混凝土柱内两根直径不小于16mm2的主筋作引下线，其间距离不得大于25m；建筑物四角的外墙引下线在距室外地面上0.5m处设测试卡子；外墙引下线在室外地面下1m处引与室外接地体焊接连通。
可用地基梁的钢筋作接地体；地基梁应有两根以上的主钢筋与引下线焊接连通；如接地电阻不能满足要求，应在外侧加设人工接地体。
防雷装置的钢质元件均应镀锌。
屋顶防雷平面图见图6-8。
图6-8屋顶防雷平面图
在电源总配电柜内，应装有电涌保护器作过电压保护。
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