1.2 建筑电气系统的内容

利用电气技术、电子技术及近代先进技术与理论，在建筑物内外人为创造并合理保护理想的环境，充分发挥建筑物功能的一切电工、电子设备的系统，统称为建筑电气。

1.2.1 建筑电气系统的分类

建筑电气系统按供电电压一般分为强电和弱电。强电工程把电能引入建筑物，进行电能再分配并通过用电设备将电能转换成机械能、热能和光能等，一般是110V以上，主要用于动力系统和照明系统等。弱电工程实现建筑物内部以及内部和外部间的信息交换、信息传递及信息控制等，一般是60V以下，主要用于建筑智能化部分，如安防、消防、通信、广播系统等。从系统结构来分一般可以分为建筑供配电系统、建筑用电系统和建筑电气安全技术。

1.2.2 建筑供配电系统

建筑供电主要是解决建筑物内用电设备的电源问题。包括变配电所的设置、线路计算、设备选择等。

1.供电电源及电压的选择

供电设计：包括供电电源的电压、来源、距离和可靠程度，目前供电系统和远景发展情况；用电负荷的性质、总设备容量和计算负荷；变配电所的数量、容量、位置和主接线；无功功率的补偿容量和补偿前后的功率因数；备用容量和备用电源供电的方式；继电保护的配置、整定和计量仪表的配置。

为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源。具体数量应视当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时使用，互为备用。此外，还必须装设应急柴油发电机组，并要求在15s内走道恢复供电，保证应急照明、消防设备、电脑电源等用电。国内高层建筑大都采用10kV等级，对用电量大而且有条件的，建议采用35kV深入负荷中心供电。

2.电力负荷的计算

电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备、安全可靠与经济运行，均起着决定性的作用。负荷计算的基本方法有利用系数法、单位负荷法等。

3.短路电流计算

计算各种故障情况，以确定各类开关电器的整定值、延时时间。

4.高压接线

现代高层建筑一般要求采用两路独立电源同时供电，高压采用单母线分段、自动切换、互为备用。母线分段数目，应与电源进线回路数相适应。只有供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的形式。若出线回路较多时，通常考虑分段。电源进线方式多采用电缆埋地或架空引入。高压配电系统及低压干线配电方式常采用放射式，楼层配电则为混合式。

5.低压配电线路设计

首先确定进户线的方位，然后确定各区域总配电箱、分箱的位置，根据线路允许电压降等因素确定干线的走向、管材型号和规格、导线截面等，绘制平面图。

低压配电系统的各级开关，一般采用低压断路器。设计时注意选择性，保护等级不宜超过三级。重要负荷要求两路供电、末端切换，如消防电梯，要求在电梯机房设置切换装置，互为备用。配电设计包括配电系统的接线、主要设备选择、导线及敷设方式的选择、低压系统接地方式选择等。

6.电气设备选择

现代建筑要求电气设备防火、防潮、防爆、防污染、节能及小型化。电气设备有的需要引进。设备引进是一项技术性、政策性很强的工作，对国际市场的产品动态及发展趋势都应有一定了解，具备必要的国际贸易常识。

电气设备的选择是涉及多种因素，首先要考虑并坚持的是产品性能质量。电气产品的选用必须符合国家有关规范。其次才是经济性，要根据业主功能要求、经济情况作出选择。随着人们环境保护意识的日益增加，选择环保产品、节能产品也是新的趋势，这就不仅仅是钱的问题了。

7.变配电所设计

根据建筑特点，变电所设计是建筑供电的重点，其设计的内容主要有：变配电所的负荷计算；无功功率补偿计算；变配电室的位置选择；确定电力变压器的台数和额定容量的计算；选择主接线方案；开关容量的选择和短路电流的计算；二次回路方案的确定和继电保护的选择与整定；防雷保护及接地装置的设计；变配电所内的照明设计；编制供电设计说明书；编写电气设备和材料清单；绘制配电室供电平面图；二次回路图及其他施工图。

8.电力管理

功率因数要求补偿到0.9～0.95，可采用集中补偿或分散补偿方式。为降低变压器容量，集中补偿装置通常采用干式移相电容器，设置在低压配电柜一起。

1.2.3 建筑用电系统

根据用电设备的特点和系统中所传递能量的类型，又可将用电系统分为3种，分别为建筑电气照明系统、建筑动力系统、建筑弱电系统。

1.建筑电气照明系统

将电能转换为光能的电光源进行采光，以保证人们在建筑物内外正常从事生产和生活活动，以及满足其他特殊需要的照明设施，称为建筑电气照明系统。它由电气系统和照明系统组成。电气照明设计包括设计说明、光源选择、照度计算、灯具造型、灯具布置、安装方式、眩光控制、调光控制、线路截面、敷设方法和设备材料表等。照明设计和建筑装修有着非常密切的关系，应与建筑师密切配合，以期达到使用功能和建筑效果的统一。绿色照明是指在设计中广泛采用新的材料、技术、方法，达到节能、高效及环保的要求。

（1）电光源。选择人工光源是照明设计的第一步。从爱迪生发明白炽灯以来，电光源也几经改朝换代。了解各类电光源的特点是我们电气设计工程师的职责。

（2）照明计算。照明计算是设计的理论根据，一丝不苟地进行照度计算、三相平衡计算、灯具配光曲线选择，是照明设计的基本功。有人认为，照明设计是比较容易的一部分，那是仅仅看到照明设计人员在一个又一个画灯泡的现象，而不了解照明设计所涉及的复杂理论和在实际选型中所涉及的多种因素。

（3）灯具选型。根据不同的场合选择不同的灯具，以达到预期的效果。电气工程师需要更多的考虑技术规格方面的因素，如灯具效率、照度值、功率消耗等，而某些涉及美学的问题，属于仁者见仁、智者见智，建筑师和业主往往有不同的见解。实际工作中，电气工程师有责任对建筑物的基本照明做出安排，对灯具进行选型。

（4）应急照明。正常的供电会出现中断，出于生理和心理的安全需要，设置应急照明是必需的。

（5）环保和节电。

1)环保。环境保护的重要性不言而喻，我们只有一个地球，破坏环境无异于杀鸡取卵。增强电气工程师在设计中的环保意识，是我们应尽的责任。

2)节电。节电方案的设计应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。采用合理的配电方式、高效的电气设备、无功功率补偿和电脑优化控制等措施节约用电。

2.建筑动力系统

将电能转换为机械能的电动机，拖动水泵、风机等机械设备运转，为整个建筑提供舒适、方便的生产与生活条件而设置的各种系统，如电梯系统、空调通风系统等统称为建筑动力系统。

建筑动力系统实质就是向电动机配电，以及对电动机进行控制的系统。包括电动机的种类及在建筑中的应用、电动机的控制。

3.建筑弱电系统

电能为弱电讯号的电子设备，具有讯号准确接收、传输和显示的特征，并以此满足人们获取多种信息的需要和保持相互联系的各种系统，统称为建筑弱电系统，如共用电视天线系统、广播系统、通信系统、火灾报警系统、智能保安系统、综合布线系统、办公自动化等。

随着现代建筑与建筑弱电系统的进一步融合，智能建筑也随之出现。因此，建筑物智能化的高低取决于它是否具有完备的建筑弱电系统。

1.2.4 建筑电气安全技术

1.安全用电

人的生命安全是我们在运行电力系统中所必须首先考虑的问题。电是双刃剑，安全使用才能带来方便和效益，我们应该牢记安全第一。

2.防雷

雷击是一个概率事件，设置接闪器等防雷装置增大了落雷的概率，但可以有效地控制雷击灾害。传统的防雷方法是采用避雷针、避雷带、避雷网等。

有关安全用电和防雷的知识见本书第7章。