汪海：电力系统设计要从全局出发 不能以点概面

北京维拓时代建筑设计院电气所长、高级工程师 汪海

电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。建筑电力系统的投资是在地产项目整体投资中占比非常大的项目。但由于地产公司项目管理人员对于电力系统知识的匮乏以及设计、施工人员对经济性的重视程度不够等原因，在电力系统的设计中常常会出现一些隐性的浪费问题。

如何确保电力系统在安全可靠的基础上有效地控制工程造价，是广大开发商成本部门负责人所重点关注的内容。畅言网就此话题展开了系列专访，本期我们采访到的是北京维拓时代建筑设计院电气所长、高级工程师汪海，请他结合自己丰富的工作实践，和我们分享一下电力设计的宝贵经验。

建筑畅言网：作为电气设计工程师，应如何根据现代建筑的复杂特点科学合理地设计电力系统方案？

汪海：要想根据现代建筑的复杂特点，科学合理地设计电力系统方案，需要注意以下几方面的工作：

第一、从全局出发，统筹兼顾地区供电条件和政策；

第二、分析建筑用电负荷特点，选择合理的负荷计算方法，准确的估算负荷容量；

第三、分析用电负荷的性质及分布；使变压器深入负荷中心，选择合理的供配电方式；

第四、对几种供配电系统形式进行多方位比较，系统运行的安全性、稳定性、经济性及节能方面等；

第五、了解工程建设发展计划，处理好近期建设和远期发展的关系。

建筑畅言网：为了保证供电可靠性，在电力系统的设计中应该注意哪些内容？

汪海：应注意以下几方面的问题：

1、保证电源的可靠性，比如来自不同区域的双路电源，比如设置柴油发电机、EPS电源；

2、提高电力系统接线的灵活性和安全性；

3、提高设备的使用率、降低损耗，包括设备因素、环境影响因素等；

4、保证用电容量满足近、远期的发展需求；

5、设置低压母联，提高变压器灵活投入方式；

6、供配电系统应简单可靠，尽量减少配电级数，且分级明确，同一用户内，高压配电级数不宜多于两级，低压一二级负荷不宜多于三级。

建筑畅言网：不同项目类型在电力系统设计中有哪些主要区别？

汪海：不同类型的项目用电负荷特点，用电设备性质是不同的，对供电电源的要求，高压系统接线方式，变压器的设置及低压配电的配置方案都不同。比如别墅或多层住宅可以采用一路10KV进线结合建筑分布设置地上箱变，商业综合体项目一般要求两路独立的10KV供电，当一路10KV发生故障时，另外一路10KV应能保证全部一、二级负荷供电可靠性。

还比如对住宅来说用电负荷相对固定，树干式配电干线可以采用电缆或预分支电缆节省造价，对于商业而言每层负荷容量大且变化较大，树干式配电干线往往采用母线供电，灵活且安全可靠。

建筑畅言网：设计师在实际工作中如果遇到设计思路（或甲方要求）与规范冲突，应如何解决问题？

汪海：设计师应以尊重规范为前提，与规范的冲突大多是对规范理解不同。第一、与当地审图公司（施审、消审）专业人员沟通；第二，结合其它法律法规及标准、条文说明等来理解规范；第三、参考近期已验收完成或通过审查的项目、相同情况如何处理；第四、从设计全局出发，不要以点概面，断章取义，因为电力系统设计是一个全面的复杂的系统要统筹兼顾。

建筑畅言网：目前很多建筑由于标准的不统一、供电方案的不规范等因素使得用电可靠性差、设备运行损耗大，应该如何改进？

汪海：随着经济发展用电水平不断提高，设计应该本着安全、经济、可持续的原则，实现供电可靠和节约，降低运行损耗。

1.了解当地电力系统的政策，供电电源的电压、来源、距离和可靠程度，近期和远景发展情况，国内民用建筑供电大都采用10kV等级，对用电量大而且有条件的，也建议采用35kV深入负荷中心供电。而有些地区可以提供双路10KV供电，有地区只能采用一路10KV或者另外一路10KV距离非常远，如果建筑内有一级负荷就必须设置柴油发电机组或者EPS电源等。  

2.变压器的容量及位置选择很关键，变压器应放在负荷中心位置，缩短低压配电线路的供电半径，减少了线路的电压降和电能损失，提高了供电电压质量。变压器容量选择时既要考虑近期实际使用要求又要考虑到远期负荷增长需求，变压器容量如果配置大，由于负荷用电小，空载损耗大，能源浪费、电费也高。设计可以优化两台变压器的经济运行方式，通过低压联络，负荷小运行一台、负荷大运行两台的灵活用电方式，变压器利用率提高，空载损耗下降，同时当其中一台变压器损坏、检修时，另一台变压器可投入运行，缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

3. 提高用电设备自然功率因数，当仍达不到电网合理用电要求时，应采用并联电力电容器作为无功补偿装置。

4.采取对电网及用电设备的谐波治理措施，减少电力系统的无功损耗。

5.每个变电所、每条回路都应有明确的供电范围，不宜交错重迭。一般来讲对于容量大或者重要的负荷采用放射式配电，对于容量较小或普通负荷采用树干式配电，还可以采用混合式配电；配电线路保护级数不宜过多，配电系统的保护电器应根据配电系统的可靠性和管理维护的要求设置，各级保护电器之间的选择性配合，应满足供电系统可靠性要求。

6. 供电方案的设计应与建筑规划设计同步进行，才能保证高低压接线系统、配电设施等经济合理。

建筑畅言网：现代民用建筑设计中应急电源是如何选择的？

汪海：目前民用建筑设计中应急电源主要有柴油发电机组、EPS电源、UPS电源、蓄电池组等。应急电源的选择有以下需要注意的问题：

1)自备应急柴油发电机组是由柴油机拖动工频交流同步发电机组成的发电设备能快速自启动，适用于允许中断供电时间为15s以上的负荷。

2)EPS应急电源是由充电器、逆变器、蓄电池、隔离变压器、切换开关等装置组成的把直流电能逆变成交流电能的应急电源装置，适用于允许中断供电时间为0.25s以上的负荷。

3)UPS不间断电源是由电力变流器储能装置（蓄电池）、开关（电子和机械式）构成的静止型交流不间断电源装置。适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。

4)蓄电池组可以直接用于直流系统，或是充电机及切换装置组成的直流电源供电系统

建筑畅言网：为了达到绿色照明，电力系统设计需要遵循哪些原则？

汪海：1、设计必须遵循13版《建筑照明设计标准》对照度标准值及LPD限值的要求；

2、选择符合环境功能的节能光源，应根据不同的使用场合，选用不同的高效的节能光源，比如办公室、教室等宜采用光效高、寿命长、显色性好的直管稀土三基色细管径荧光灯或LED灯，对于高度大于4.5m的高大空间可以采用高压钠灯、金属卤化物灯等光效高寿命长的光源。

3.选择电子整流器或节能型高功率因数电感镇流器，公共建筑内荧光灯单灯功率因数不应小于0.9，并应采用能效等级高的产品。

3、除选择高效的光源外，还应选高效的灯具；考虑灯具配光曲线、防护等级等对光效的影响。一般室内的灯具效率不宜低于70%，并要求灯具的反射罩具有较高的反射比。

4、结合不同类型的建筑，选择合理的布灯方案和照明控制方式。

5、对于自然采光良好的场所，优先合理利用天然光，也可以采用天然光导光系统，照明灯具的设置反而作为辅助措施。

建筑畅言网：电力系统方案设计中，会产生哪些隐性浪费？如何提高设计人员的经济性意识减少隐性浪费？

汪海：隐性浪费的原因可能有多方面：

对当地电力系统的现状及发展不了解，造成冗余设计；

未因地制宜，有些材料、设备当地不具备，要异地甚至远地采购；

方案设计单一，固守成规，未进行技术经济比较等。

谈到解决方法，我认为主要有以下几点，关键的是设计人员需要提高自身意识及对市场的敏感度。

1.电力系统设计要满足当地规划发展的需要，并预留可是续发展的空间，但不能盲目超前。

2.方案设计的时候应该考虑多种因素，比如环境因素、设备因素、材料因素等等，贴合地区特点；

3.电气设计人员应加强学习，更新知识，了解国内和国际电气发展动态和科技成果，及时掌握新产品的性能、价格，与实俱进，可以增加设计灵活性，拿出多种方案进行经济技术比较。

建筑畅言网：人的生命安全是电力系统中所必须首先考虑的问题，在安全性方面应注意什么？

汪海：电是双刃剑，既能给人们的生活带来便利，使用不当又会造成生命财产的损失；设计是源头，要从源头就注重安全性。设计时注意直接保护和间接保护。

直接保护包括：

1将带电导体进行绝缘，被绝缘的设备应符合该电气设备国家现行的绝缘标准；

2设置遮拦和外护物，应符合国家标准《建筑物电气装置电击防护》的相关规定；

4.可采用阻挡物进行防护；

1）应防止身体无意识地接近带电部分；

2）应防止设备运行期中无意识地触及带电部分；

5 .能同时触及不同电位的两个带电部位间的距离，严禁在伸臂范围以内。

间接保护包括：

1、设置电气火灾监控系统，包括剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器等，防止发生火灾；

2、根据建筑防雷分类，设置相应防雷保护措施，避免直接或间接的雷电灾害；

3、需要设置等电位连接，尤其是潮湿场所如浴室等需要设置局部等电位连接，在洗浴时人体皮肤完全湿透，人体阻抗降低，沿金属管道、金属构件等传导来的较小电压就可引起电击伤亡事故；

4、设置自动切断电源的保护，如剩余电流动作保护，动作电流不超过30mmA；

5、采用电气隔离；

6、采用安全特低压系统供电。

建筑畅言网：在电力系统的设备和产品的选择方面，您对甲方有哪些建议？

汪海：设计师会根据项目的类型和具体要求对设备和产品提出建议，电力系统的设备产品必须符合以下几方面的要求：

1、设备和产品性能、技术指标必须要符合设计的要求。

2、是符合国家或当地相关部门认证的设备产品。

3、优先选用安全可靠、技术先进、经济实用和节能的定型成套设备及产品，严禁选用淘汰产品。

4、应满足使用地点的气象环境及海拔高度等条件要求；最好那些经得起市场考验的知名产品。

5、后期设备检修方便，服务及时且可靠的产品。