摘要：随着我国城市建设标准的提高和土地利用价值的增高,中、大城市的建筑业除高层商贸型大楼(大厦)外,高层建筑住宅楼建设呈现出发展趋势。如何在高层建筑住宅楼中解决好电气设计中的一些关键问题,确保高层建筑住宅楼的建设质量和满足住宅户对生活必备建筑设施的需求,在高层建筑住宅楼建筑中具有十分重要的意义。本文从负荷等级、变配电所的设置、用电负荷选择电源与配电系统以及户内配电方案等方面谈谈自己在设计中的一些体会。
关键词：高层建筑住宅；电气设计；负荷；配电；体会
近年来全国各地大中城市住宅建设高速增长，国家对《住宅设计规范》（GB50096-1999）作了新的标准，对住宅的用电负荷标准及电度表规格等作出了详细的规定，对规范住宅电气设计、提高住宅设计水平起到了积极作用。但是，随着人民生活水平的提高，家用电器不断趋向多样化，许多家庭拥有彩电、音响设备、卡拉OK机、录像机、计算机、空调、电热水器、电吹风、排风扇等。特别是厨房增添了抽油烟机、电饭煲及微波炉、消毒柜、小型食品加工机等电器及其它厨房电气设备，用电呈上升之势。新标准中关于用电负荷的规定仍然偏低，依旧不能适应目前住宅电气迅速发展的要求。作为电气设计工作者应转变观念，在进行住宅电气设计的时候应考虑到未来的发展趋势。本文将对高层建筑住宅电气设计谈点体会，供探讨。
1高层建筑住宅的负荷等级
一级负荷：消防用电设备，应急照明，消防电梯
二级负荷：客用电梯，供水系统，公用照明三级负荷：居民用电等其它因为高层建筑住宅存在着一级或二级负荷，因此高层建筑住宅配电系统的供电电源应有两个独立的回路供电或采用一条回路电源和备用电源（发电机）供电。
三级负荷虽然对供电的可靠性要求不高，只需一路电源供电。但在工程设计时，也要尽量使供电系统简单，配电级数少，易管理维护。
2变配电所的设置
应根据城市规划、城市电网发展规划综合考虑近期、中期、远期的用电负荷，确定居住区的供配电方案。变配电所设置的原则：接近负荷中心；进出线方便；接近电源侧，小区会所或专用管理用电房内。高层建筑的配变电所，宜设置在地下层或首层。从小区的建筑特点方面考虑，即住宅群、楼栋之间间距较大，分布分散。可在小区中心会所设高压总配电房，分区、分片设低压配电房。当条件不允许时亦可设置户外箱式变电站，但应注意对小区整体环境的影响和电力变压器噪声对小区住户的影响，应符合现行的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。
3高层建筑住宅电源与配电系统
3.1高层建筑住宅电源引入
高层建筑住宅供电由小区变配电所引入。高层建筑住宅在底层或地下一层设10/0.4/0.23kV户内变电所或预装式变电站（带环网柜）。十八层及以下住宅，视用电负荷的具体情况可以采用放射式或树干式供电系统，电源柜设在一层或地下室内，电源柜至室外宜留有不少于2回路的备用管，管径为100～150mm，照明、电力及应急电源应分别引入。十九层及以上住宅，宜由变电所设专线回路采用放射式系统供电，电力、照明及应急电源宜分别引入。
3.2高压供电型式
对居住区内10kV用户变电所，可根据负荷等级、负荷容量、地理位置等情况采取不同的供电方式。对负荷等级较高及容量大的用户变电所宜采用双回专用线路或一回专用线路加公共备用干线或双干线方式供电；对其余用户变电所可采用树干式，环式或环网开关柜配电系统。为了限制系统短路容量，简化继电保护，环式配电系统应采取开环方式。
3.3高层建筑住宅配电系统
住宅小区的10kV供电系统宜采用环网方式；住宅小区的220/380V配电系统，宜采用放射式、树干式、或是二者相结合的方式；住宅小区供电系统宜留有发展的备用回路；住宅小区内重要的集中负荷宜由变电所设专线供电；住宅供电系统的设计应采用TT、TN—C—S、TN—S三种接地方式，在设计时由城市公用低压线路供电的住宅楼一般采用TT系统；住宅小区的每幢住宅楼采用由小区变配电站，配电时采用TN—C—S系统；对附设有配电所的高层电梯住宅采用TN—S系统；并进行总等电位联结；每幢住宅的总电源进线断路器，应能同时断开相线和中性线，应具有剩余电流动作保护功能；住宅每户宜采用单相配电方式，电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线，导线应采用铜线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2，分支回路截面不应小于2.5mm2；每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明，应分路设计；厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路；除空调电源插座外，其它电源插座电路应设置漏电保护装置；每套住宅应设计电源总断路器，并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器；卫生间宜作局部等电位联结。
3.4高层建筑住宅配电室的选择
参考GB5003－94《10kv及以下变电所设计规范》的规定，高层建筑住宅的总配电室或总配电箱间宜选在地下层或首层，这样进、出线方便，且便于运行维护。
低压配电室内布置的配电屏，其屏前屏后的通道最小宽度应按GB50053－94规定设计，并考虑相关的问题，如配电室的高度、耐火等级，以及门向外开设，房间长度超过7m的应设两个出口等。每个住宅单元应设宅配电总箱、楼层电表箱和住户配电箱，楼层电表箱与住户配电箱应分开设置。公共走廊、楼梯间、电梯室等处照明电源，有线电视系统、访客对讲系统等公共电源，宜单独装设电度表；住户电度表宜集中安装在每层配电室内，应采用总线式集中抄表或自动抄表系统，以便物业管理。
4住宅用电负荷的确定
住宅的用电负荷标准按《住宅设计规范》（GB50096-1999）仅能满足基本的用电要求，考虑到人民收入的迅速增加和家用电器的日新月异，必须以发展的眼光，准确预测未来家用电气的发展，适当留有余量，要有一定的超前意识。根据套型和面积来划分用电负荷是一种能满足实际需要的方法。可将住宅面积分为三类：小型住宅60m2以下，中型住宅60～100 m2，大型住宅100m2以上。一般小型住宅照明用电负荷300W，娱乐用电(电视机、音响、卡拉OK机、录像机、电脑等)负荷950W，厨房用电(电饭煲、微波炉、消毒柜、电热水器、电吹风、抽油烟机等)负荷3000W，卫生间用电(洗衣机、排气扇)负荷1170W，空调用电负荷2250W，综合上述各类用电负荷共7670W，中型住宅乘1.3系数9971W，大型住宅乘2.6系数19942W。根据调查统计，一般住宅用电负荷的高峰期是夏天晚饭后的时间，共有住宅用电负荷的40%，根据实际情况，我们设计时取0.4的系数，则小型住宅负荷计算取3.1kW，中型住宅负荷计算取4.0kW，大型住宅负荷计算取8.0kW即可作为住宅的用电负荷。
5户内配电方案
目前我市大多数住宅是以毛胚房作为交房标准的，户内照明电气线路只作到户内开关箱为止，在户内开关箱内予留相应的照明、空调及插座回路。而对弱电系统则在户内设多媒体箱和相应接口，除紧急求助按钮及防盗、可燃气体探测器线路敷设到位外，其余线路均暂不敷设。
按《住宅设计规范》（GB50096-1999）：每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明，应分路设计；厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路，除空调电源外，其它插座回路应设置漏电保护装置。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。
随着用电设备的不断增加，住宅装修应适当增加插座的数量，每个房间至少应分别装设2个5孔10A插座，一个15A空调插座；厨房除了为抽油烟机和排气扇各安装1个插座外，还应留有2～3个以作为其它之用；家用壁装式可燃气体报警器为单相两极插头，可与抽油烟机共用插座；卫生间应设一个排气扇专用插座及2个5孔插座，以供洗衣机（洗衣机的插座应选用带开关型的较好）、电吹风等使用。插座接线为左边中性线、右边相线，上面接地线，要遵循“相线进开关，中性线进灯头”的原则。至于住宅的楼梯等公共场所可采用延时开关，这样既节能又可解决灯具经常亮着容易损坏的问题。
6接地及安全
由于高层建筑的钢筋混凝土基础较深、较牢固，为节约投资，要充分利用这一自然接地体。在实际设计中，需要注意的是，当利用建筑物的柱子钢筋作为引下线时，应按规范：当钢筋直径为16mm及以上时，应利用两根钢筋作为一组引下线；当钢筋直径为10mm及以上时，应利用四根钢筋作为一组引下线。被利用的柱子和基础内的钢筋均应可靠焊接，使其在电气上成为一个整体，更有效地保护建筑物内的设备和人身安全。
6.1住宅供电采用TN系统时，在线路较长、导线截面较小的情况下，接地故障电流也随之减小，过电流保护电器常常不能满足切断故障回路的时间要求，因此必需采用漏电保护器和专用PE线作接地故障保护。
6.2按GB50054－95《低压配电设计规范》规定，采用接地故障保护时，在建筑物内应作总等电位联结。等电位联结是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。等电位联结的作用，在于降低接触电压，以保障人员安全。
6.3按《住宅设计规范》（GB50096-1999），“每幢住宅的总电源进线断路器和电源插座回路应具有漏电保护功能”。根据《低压配电设计规范》（GB50054-95）“在TT或TN-S系统中，当装设漏电电流动作的保护电器时，应能将其所保护的回路所有带电导线断开。在TN系统中，当能可靠地保持N线为地电位时，N线可不需断开”。对漏电保护器极数的确定应视采用的接地系统类别和接地情况而定。
7结束语
随着人民生活水平的提高和科学技术的发展，住宅电气的设计也应跟上时代的步伐，根据住宅的工程实际情况多方面分析考虑，严格遵守电力规程和国家规范，才能设计出精品。
参考文献：
[1]李天恩.小康住宅电气设计[M]，中国建筑工业出版社.
[2]刘介才.工厂供电[M]，机械工业出版社.
[3]韩风.建筑电气设计手册[M]，中国建筑工业出版社.
[4]刘介才.电气工程师技术手册[M]，机械工业出版社出版.
[5]戴瑜兴.智能化电气工程设计，低压电器[M]，2002.