张胤：浅谈如何做好电力系统的设计

中信商业管理有限公司 机电设计经理张胤

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。一方面由于电力行业的垄断性，以及房地产公司工程管理人员对电力系统的知识、产品选型知识掌握有限，不能灵活熟练运用配电技术规范，往往盲从于电力设计图纸；另一方面由于电力设计、施工人员和电力管理部门对开发商的经济性不是非常重视，导致隐性的浪费很大。如何确保电力系统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，首先采访到的是有着丰富设计经验的中信商业管理有限公司机电设计经理张胤，请他和我们谈一谈电力系统设计中需要注意的各种问题。

建筑畅言网：请问张经理，您认为应该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？

张胤：现代建筑的复杂性主要体现在大体量、多业态、高可靠性要求等方面，要求供电方案设计内、外两方面满足科学合理的要求：对外，在设计大型复杂项目时，面对供电部门应通过各种渠道主动了解外部电源情况，确认上级电源容量、出线间隔等满足本项目需求，如负荷需求较大，需注意项目供电电压等级的确定。如本人曾参与的某超大型综合体项目，总需求负荷达到60000kVA，按照国网典型设计要求，需按110kV电压等级设计供电方案，给项目后期分拆销售及管理带来很大难度。对类似情况，原则应争取尽量按较低电压等级设计，优先考虑10kV电源供电。

对内，即对项目本身，复杂项目的供电方案应充分注意业主方的销售、运营需求，根据项目的建设分期、营销计划合理设计开闭站、总变配电站等的数量、位置。销售物业与持有物业的变配电系统原则应分开，需独立开具对供电局的电费发票的大型租户如超市，尽量独立设置变配电站。

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？

张胤：供电方案系统结构在满足要求的前提下应尽量简单，配电级数尽量三级内完成 ，应按防火分区、人防分区、功能分区配电；根据负荷等级及重要程度，合理采用树干式或放射式配电。合理选择供电的双电源切换以及末端投切方式。 

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？

张胤：我的项目经历主要有住宅以及商业、写字楼和酒店等公建项目。住宅供电系统相对简单，公建项目供电设计应该注意不同等级负荷所占总容量的比例，合理确定变压器的配置，在供电容量计算时注意不同类型、业态建筑的功率负荷密度指标，避免变压器配置过高问题；商业项目空调用电负荷可占到总用电量的40%，要注意空调形式对供电负荷的影响问题；如果项目里有中高档品牌酒店，需要关注酒店管理公司对供电系统的设计要求，原则上酒店方会要求机电系统与其他业态分开设置，以便酒店管理。同时，酒店对备用电源的要求相对较高，一般会要求设置应急柴油发电机系统，需要关注酒店要求的发电机备用时间要求，计算相应的储油量，如需设置室外储油罐，应注意储罐设置的位置应满足消防和油料运输的要求，柴油发电机房的位置需要考虑排风排烟噪声等对酒店的影响。

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？

张胤：现实情况下经常会碰到此类问题，与规范冲突时建议首先分析设计思路或甲方要求的合理性，以及规范的适用性，规范强制性要求原则上不应突破，否则可能对图纸报审以及后续施工建设、工程验收带来不必要的麻烦和风险。个人认为设计人员也应注重对沟通能力的培养，对于甲方不合理要求能够说明白风险，合理化解和应对处理甲方要求。

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？

张胤：不同地区经济发展水平不同，项目要求各异，各地区供电部门对供电方案的要求也千差万别，确实很难用统一的标准或者规范的供电方案解决供电可靠性问题。提高用电可靠性除了上述第二个问题提到的关注点，建议也要关注了解最新技术动态，在成本造价允许的范围内积极采用免维修、免维护的先进电力设备；

关于降低设备运行损耗：建议了解总结设计完成已运行的不同类型、业态建筑的功率负荷密度指标，合理配置变压器规格，避免变压器配置过高问题；增加无功补偿设备补偿，提高用电侧电能质量，提高用电设备功率因数。

建筑畅言网：如何因地制宜，保证高低压接线的安全、合理、经济、方便？

张胤：目前建筑高低压主接线多采用单母线分段形式，此方式满足简单、经济、方便的要求，在供电可靠性和运行灵活性要求较高的场合，同时设置母线联络开关。在目前上述高低压接线方案比较成熟的情况下，个人认为主要应遵循设计程序，做好供电负荷等基础数据等搜集整理、合理选择变压器等容量、数量，通过几种方案等技术经济指标比较，确定最终方案即可。

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？

张胤：关于绿色照明，电气设计建议注意以下几个环节，每个环节采取相应的节能措施。

- 配电变压器设计：选用节能型变压器，降低负载损耗以及空载损耗。合理确定变压器负载率，以0.60～0.75为宜。提高功率因数，保持cosφ在0.9以上。

- 照明配电线路导体选择：应合理选用导体截面，降低电阻，减小照明能耗。详细征询运营使用方要求，合理设置照明配电回路，为照明控制场景的实现打好基础。

- 照明控制方式选择：合理选用照明控制系统，实现按照使用场景、时段、人员驻留情况等条件自动进行照明调节，在提升照明品质的同时，降低照明能耗。

- 照明负荷的无功补偿：气体放电灯功率因数偏低，可通过集中装设电容器组进行无功补偿。

- 光源和灯具的选择：光源选择应主要考虑满足使用场所对显色性、光效、色温、发光稳定性以及使用寿命的要求。灯具选择应该注意灯具效率、灯具配光曲线、灯具眩光限制及防护等级。

我想补充一点题外话：绿色照明应该同时关注电气照明与自然照明相互配合，充分利用太阳光也具有很好的节能潜力，建议关注相关的技术发展，例如光导管导光、光纤导光、棱镜传光等主动式自然采光方式。

建筑畅言网：那么电力系统的方案设计中，一般会产生哪些隐性浪费？如何提高设计人员的经济意识才能减少隐性浪费？

张胤：目前在大型综合体项目中，电气成本低投资也达到了一个很高的数值，在保证电气系统安全可靠运行的前提下降低设备成本确实是设计时不可忽视的问题。以下几个方面如果设计不好，虽然不违反规范条文，但可能产生很大的隐形浪费，建议关注：

机房位置：

电气设备机房应该尽可能深入所服务的负荷区域中心，以减少线路敷设长度，降低能耗，在一定程度上减少电缆的长度。

配电结构：

对一二级负荷的末端针对重要程度的不同性采用不同的供电方式，比如一般的一二级负荷可采用树干式或者放射式自变电所引出回路供电，这样一来可以一定程度上减少双电源开关的数量、电缆数量及变电所低压出线的数量，相应的减少成本。在配电系统上应尽量做到可靠、简洁、配电级数少，对于同类型的配电设备尽可能采用树干式配电，对于放射式供电的设备，在下级配电箱的进线开关应尽量选用隔离开关或者负荷开关，这样能更好的让上下级开关在级联保护方面有好的选择性，也减少了断路器的数量。

供电容量计算：

负荷计算前，需要了解该建筑的性质、各层的功能并且与业主方进行良好的沟通，确定各层的业态形式、商铺面积和性质，这是电气负荷计算的基础依据；其次确定商铺内单位面积参数指标，这一点很重要也很复杂，因为规范中没有明确的指标可以参考；而且不同城市的经济发展水平不均衡，用电指标也不同，即便在同一城市，不同区域的消费群体也有差异。最后在进行负荷计算时合理选用设备的需要系数，在商业项目中，很多出租商铺、餐饮的用电的用电量都是根据估算预留，因此电表箱的设备安装容量一般都偏大，在进行电流计算时要选择合适的需要系数，这样以来可以减小出线开关的电流整定值从而减小电缆的线径。

合理的计算容量也是正确选择择变压器的的容量的基础，从而不至于把变压器的容量选择得过大，而造成在前期变压器投资上的浪费以及在后期实际运行中变压器的空载率过高的浪费。

电线电缆规格：

在大型商业综合体电气设备的成本中，电线电缆的比例几乎占到了电气设备投资的30%~40%左右。因此合理的选择电线电缆的绝缘类型以及电线电缆的线径对降低造价起着很重要的作用。在当地没有规定、不违反规范的情况下，为了降低成本可以适当降低电线电缆的阻燃级别。

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，设计师在安全性方面应注意什么？

张胤：从设计的角度讲，个人感觉正确理解规范，严格按照电气专业各相关设计施工规范进行设计，就可以满足安全性的要求，实话实说，做到上述要求已实属不易。

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？

张胤：甲方有不同的类型，还是需要根据甲方企业的情况，甲方项目的情况对电气专业的设备及产品提供不同的建议。对技术储备不是特别充足、专业人员较为缺乏，项目以销售为主，项目档次以中低端为主的开发企业，建议充分尊重设计人员对主要设备选型等意见，可要求设计单位针对电力系统重要设备，提供当前市场优质、成熟供应商高、中、低档品牌参考范围，审核设备技术参数规格标准，以指导后续设备招标采购工作，在满足成本预算要求的情况下，保证项目电气系统功能达到设计要求，并稳定运行。

对于有成熟企业标准、较强专业配置和开发经验的大型建设方，建议自营项目在综合平衡初投资与后期运营成本的前提下，尽量考虑选用自动化程度高的先进设备，适当考虑采用新技术、新设备；可考虑节能合同等形式引入LED智能照明等。在合适场合尽量使用无功补偿设备，变压器可使用非晶合金变压器，在合适的场合适当考虑选用合金电缆和柔性矿物绝缘电缆。据悉即将出版的《工业与民用配电设计手册》第四版对上述新型电缆做了推荐。