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常亮:浅谈住宅电气设计

中国煤炭新闻网 2019/3/9 14:36:53    论文专区
 摘要:由于各类家用电器逐渐增多,如大荧屏彩电、空调等大功率电器进入普通家庭,使得住宅电气设计由原来的单纯照明向多功能现代化的方向发展。因此本文对住宅的配电系统、导线及设备选择;防雷接地、消防系统等方面进行了初步的探讨,以求住宅电气设计更加合理规范、安全可靠,最大限度的满足人们的需求。
关键词:负荷计算,配电系统,防雷与接地,消防系统
    1.引言
    随着我国社会经济的发展,人民生活水平的极大提高,各类家用电器逐渐增多,特别是大荧屏彩电、空调等大功率电器进入普通家庭,使住宅电气设计由原来纯照明向多功能现代化的方向发展。作为商品住宅,其质量以及布局是否合理将直接影响住户的使用和开发商的利益,因此住宅的设计也就更应引起设计人员的注意。本文将对住宅内部的配电系统、导线及设备选择;防雷接地、消防系统、电话及门卫对讲系统的设置等几个方面进行初步探讨,以求住宅电气设计更合理,最大限度的满足人们的需求,并且使用起来更加安全、可靠。
    2.设计目标
    (1)住宅电气设计的设备选型应能满足居民在住宅居住期内(一般按30~50年考虑)用电的增长,以居民远期负荷发展为依据,以居民生活用电达到中等电气化水平为目标。
    (2)根据居民生活情况,使每户住宅的供电达到4~10kW的水平,并保证在住宅居住期内不再改造。
    (3)具有合格的电能质量,家用电器能正常工作。
    (4)为新建居民住宅电气设计提供参考,使电气安装一次达到要求,不搞重复建设。
    3.负荷计算以及配电系统
    3.1计算负荷
    “计算负荷”是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷,“计算负荷”产生的热效应与实际变动负荷产生的最大热效应相等。因为我们所选用的导线达到稳定温升的时间为:30分钟,故只有持续时间在30分钟以上的负荷值,才有可能构成导体的最高温升。我们将一年中最大需用电力设定为:Pj1。根据资料统计,一年中最大需用电力一般出现在夏季的7、8、9月份。再依据人们的生活习惯,在满足人们最大限度方便的前提下,可能同时使用的电器设备有:灯具—200W,音响—300W,冰柜—200W,空调—1300W,电冰箱—150W,微波炉或电饭煲—1000W,电视机—90W,饮水机(台式制冷)—100W,抽油烟机—50W,洗衣机—200W,其它未知设备(我们假定一个“功率因子”)—500W。
    根据所列设备容量可知,能够同时使用的设备容量为:4090W。
    我们可以采用“负荷分析法”来确定住宅的需用系数:
    由上面分析可知:Pj1=4.09kW;Pe=17.35kW
    故可得:Kx1=Pj1/Pe=4.09/17.35=0.2357,取Kx=0.24
    则:Pj=PexKx=17.35x0.24=4.164kW,取Pj=4.2kW
    随着国家对节约能源的宣传,人们的节电意识会明显增强。根据人们生活水平的现状,该容量在10-15年内不会突破。也许会有少数住户在使用时偶而会出现负荷过大开关跳阐的情况,从而限制了其过负荷的情况。这虽然会给住户带来一点麻烦,但总的算起来我们没有必要为了满足偶而出现的大负荷用电而将整个住宅设计的标准提高,与之比较起来显然很不合算,因此我们将负荷定为4.2kW考虑的是一种普遍现象,是能够满足大多数人的需要的。如果偶尔遇到过大的负荷,只要切除一部分用电设备就可以了,况且该种情况并不多见。
    对于普通的居民来说,三居室是可以满足使用的,也是当今住宅的一种主流,虽然四居室和两居室的面积与三居室的面积有区别,但用电设备并不一定相差太大,故不一一区别,全以此类推计算,对于高级公寓和别墅的容量应根据情况适当增加,取6-10kW。
    我们可以看到家用电器的功率因数为:0.6-1,故我们可以将总的功率因数设定为:0.8,则计算电流为:23.86A,因此,主进线开关的整定值可以定为25A。根据计算电流值和开关整定值可以选定进户线为:3x(BV-500-1x6),电度表为:10(40)A。
    3.2室内外导线及设备的选择
    室内外导线及电器设备的选择合理与否,直接关系到住宅用电的安全及经济效益,因而必须在工程设计中合理选用导线和有关电器设备。
    3.2.1导线的选择
    导线的选择主要是确定导线的型号和规格,其原则是既能保证配电的质量与安全又能节省材料,做到既经济又合理。其中导线型号应按使用工作电压及敷设环境来选择;导线的规格(导线截面)可按下列要求进行选择:
    (1)有足够的机械强度。为防止出现断线事故,导线必须有足够的机械强度,一般照明回路计算电流较小时(<10A),其导线都应按机械强度选择。
    (2)能确保导线安全运行。选择导线时应保证其安全电流大于长期最大负载电流,同时应注意以下几点:
    a.在选择进户线及干线截面时应留有适当余量;
    b.单相制中的中性线应与相线截面相同;
    c.三相四线制中的中性线载流量不应小于线路中的最大不平衡负荷电流。用于接中性线保护的中性线,其电导不应小于该线路相线电导的50%,气体放电灯的照明线路因受三次谐波电流的影响,其中性线截面应按最大一相电流选用。
    (3)能确保电压质量。对于住宅建筑来说,电源引入端至负荷末端的线路电压损失不应大于2.5%,如线路电压损失值大于规定电压损失允许值,应加大导线截面以保证线路的电压质量。
    总之,在选择导线时要考虑实际使用及未来发展需要,适当留有余量,减少电压损失,保证导线使用的安全可靠和经济有效。
    3.2.2电器设备的选择
    电器设备主要指电源配电箱、电表、控制开关、漏电保护开关及电源插座等。电器设备的选择合理与否直接影响工程的质量。选用时应根据住宅的负荷情况、安装要求、使用环境、设备的工作电压和工作电流等合理选择电器设备的型号规格,注意设备的容量等级宁大勿小,但又要避免选得过大造成浪费,一般来说在计算工作电流的基础上选大一级即可。为确保其质量,应选用符合国际电工委员会IEC标准和国内GB、JB有关行业标准,并具有产品质量认可证书的电器产品。总之,电器设备的选择尽可能做到安全可靠和经济合理。
    3.3电源与配电系统
    小康住宅供电由小区变配电所引入,应采用三相四线(TN-C系统),经重复接地后进入单元总电表开关箱,改成三相五线制(TN-S系统)后再放射到各用户,配电箱中应有短路、过载、漏电保护,断路器应选用能同时切断相线--中性线的断路器。住宅用电负荷计量应采用一户一表制,建议将单元总开关及分户电能表集中设置以便管理。
    户内配电系统:随着家用电器的增多,为避免电气线路过载和降低谐波电压的影响,户内配电系统应采用多回路形式,至少应设照明回路、一般插座回路和空调回路,如实际需要也可将厨房和淋浴室设为单独回路。此外考虑到家庭办公和信息化的发展,还应增加一条专用回路。
    4.防雷与接地
    4.1防雷内容与措施
    防雷内容一般可分为:防直击雷,防感应雷及防高电位入侵三个内容。就防直击雷而言,一般是在屋面易受雷击部位安装接闪器,然后通过引下线与接地电阻很小的接地装置可靠连接,安装时要注意屋面突出的金属部件与避雷针、带、网应全部可靠连接。目前一般利用屋面板钢筋作为避雷网,柱主钢筋作为引下线,基础钢筋作为接地装置,这是较为实用经济的作法。为了防止感应雷和高电位入侵的危害,可在电缆进出户处将绝缘子的铁脚支架可靠接地,同时安装避雷器或其它型式的过电压保护器。此外要强调进行等电位联结,也就是在设计施工中要把建筑物内、附近的所有金属物用电气的方法连接起来使整座建筑物空间成为一个良好的等电位体,这样能有效地降低建筑物内部和附近不同金属部件间的电位差,从而避免内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。
    4.2安全接地的形式与要求
    在住宅电气设计建设中为确保电器设备和人身安全务必做好用电系统的安全接地。目前我国的住宅配电系统方式一般有三种:TT、TN-C-S和TN-S系统,在进行设计施工时可根据实际情况选择接地系统。
    以下着重谈谈住宅配电系统中的保护接地。在中性点不接地的低压供电系统中,电气设备必须保护接地,接地电阻R≤4Ω。在中性点直接接地的低压供电系统中既可采用保护接地,也可采用保护接中性线。为确保接中性线保护系统的安全可靠,必须将中性线干线或支线的终端再次接地,这称为重复接地。重复接地有以下作用:增大流过线路保护装置的电流使其加速动作,从而减轻或避免事故的发生;设置重复接地后可降低漏电设备的对地电压,减少触电的危险程度。
    为确保接中性线保护的安全可靠,按规定必须做到以下几点:
    (1)重复接地的接地电阻必须小于10Ω;
    (2)保护接中性线的其电导不得小于线路中相线电导的一半;
    (3)在任何情况下,同一供电系统中不可一部分电气设备采用"保护接地",另一部份采用"保护接中性线";
    (4)用于接中性线保护的中性线不能安装带熔丝的开关或熔断器。
此外,随着家用电器的增多及智能化的发展,应作好防静电接地和屏蔽接地工作。
    5.消防系统
    大型现代住宅中由于电气设备越多就越容易发生火灾,因此应安装完善的消防系统。笔者认为大型现代住宅在电气消防方面应做到以下几点:
    (1)供电电源应采用两路方式,一路为市电电源,另一路为应急电源;
    (2)有应急照明系统;
    (3)应用手动响鸣火警警报系统,如可能,可加装火灾自动报警系统;
    (4)开关和导线应选用符合防火规范的开关和阻燃型的电线电缆。
    6.结束语
    综上所述,随着人民生活水平的提高和科学技术的发展,住宅电气的设计建设也应跟上时代的步伐。在保证安全可靠、经济实用的基础上引入高科技技术,使人们的生活更美好。
    以上是笔者的一些想法和体会,有些想法还不太成熟,写出来与大家共同探讨,不妥之处,敬请批评指正。

    参考文献:
    [1]《住宅设计规范》.GB50096-1999
    [2]《城镇一户一表改造的若干规定》.国家电网公司,1998

作者:铜川矿业公司玉华煤矿 常亮      编 辑:一鸣
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