【正文】 壽命規(guī)律，現(xiàn)在已進(jìn)入家庭的傳統(tǒng)家電和采用變頻技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、模糊控制技術(shù)的新產(chǎn)品，到2010年以后將逐步進(jìn)入更新?lián)Q代時(shí)期。經(jīng)濟(jì)增長也逐步由過去的增量型轉(zhuǎn)向增值型，由能耗型轉(zhuǎn)向技術(shù)節(jié)能型。這樣一來，采用高新技術(shù)武裝起來的家電，其產(chǎn)品從高耗能變?yōu)榈秃哪埽侥菚r(shí)住戶的用電負(fù)荷就不會(huì)有過快的增長。當(dāng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展到一定水平，用電指標(biāo)趨于平衡飽和，甚至略呈下降趨勢。 供電系統(tǒng)的安全可靠性方面存在的問題（1）傳統(tǒng)的低壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)過載、短路保護(hù)，用來保護(hù)用電設(shè)備、供電線路不受損壞；（2）當(dāng)接用單相不平衡負(fù)荷時(shí)，聯(lián)結(jié)組別為Y，yn0的配電變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)重地限制了接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的充分發(fā)揮。按《配規(guī)》規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時(shí)，宜選用聯(lián)結(jié)組別為D，yn11的變壓器。這種聯(lián)結(jié)組別變壓器的中性線電流允許達(dá)到相電流的75%以上，對于主要是單相負(fù)荷的住宅顯得尤為重要。況且，D，yn11聯(lián)結(jié)變壓器比Y，yn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次諧波和單相接地故障的切除；（3）總等電聯(lián)結(jié)作為接地故障保護(hù)的重要電氣安全措施之一，被廣泛實(shí)施，《低規(guī)》和《防雷規(guī)》都有規(guī)定。但在某些建筑物內(nèi)的變電所竟沒有總等電位聯(lián)結(jié)，這樣難以防止變電所高壓側(cè)接地故障引起建筑物內(nèi)低壓用戶的電氣事故。（4）現(xiàn)代的電氣系統(tǒng)中，漏電保護(hù)的作用非常重要，能有效的防止接地故障引起的人身電擊和電氣火災(zāi)，但當(dāng)其選用或接線不正確時(shí)，會(huì)降低供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。（5）《低規(guī)》規(guī)定，低壓保護(hù)電器要切斷短路故障電流，應(yīng)滿足短路條件下的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，還必須具備足夠的通斷能力。但有些變電所內(nèi)未進(jìn)行計(jì)算就選用微型斷路器，而微型斷路器的短路分?jǐn)嗄芰π∮谒Ｗo(hù)內(nèi)的短路故障電流，發(fā)生故障時(shí)，非但不能保護(hù)故障線路，反而會(huì)因微型斷路器的分?jǐn)嗄芰^小而引起微型斷路器的爆炸，危及人身和其它電氣設(shè)備線路的安全運(yùn)行。同時(shí)規(guī)定低壓配電系統(tǒng)上下級保護(hù)電器的動(dòng)作應(yīng)具有選擇性，非重要負(fù)荷的保護(hù)電器可采用無選擇切斷?？墒窃谠S多變電所設(shè)計(jì)中，無論負(fù)荷重要與否，上下級均為非選擇性塑殼斷路器，也就無法保證保護(hù)電器的選擇性。 綜合防雷及電磁兼容設(shè)計(jì)的有關(guān)問題作為智能樓宇，電子設(shè)備和智能系統(tǒng)不斷增加，防雷系統(tǒng)更不可少，然而普通樓宇防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮不深，即使加強(qiáng)傳統(tǒng)防雷，也只能保護(hù)建筑物本身，不能完全消除電網(wǎng)中由雷電引起的暫態(tài)過電壓，感應(yīng)雷電脈沖一般在千伏以上降低，不但不能對智能化電子設(shè)備起保護(hù)作用，反而有可能加大其損失。對于現(xiàn)代的智能樓宇，必須采取綜合防雷方式，即在常規(guī)防雷基礎(chǔ)上，針對建筑物、特殊用房和重要設(shè)備采取各種相應(yīng)的防雷保護(hù)措施，確保建筑物和建筑物內(nèi)所有保護(hù)對象的防雷安全。電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，必然導(dǎo)致它們在其周圍空間產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加，也就是說，電子設(shè)備不可避免地在電磁環(huán)境（EME）中工作。因此，必須解決電子設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力。電磁兼容性（EMC）技術(shù)是一門關(guān)于抗電磁干擾（EMI）影響的科學(xué)。目前，就世界范圍來說，電磁兼容技術(shù)是一門迅速發(fā)展的交叉學(xué)科。電磁兼容的中心課題是研究控制和消除電磁干擾，使電子設(shè)備或系統(tǒng)與其它設(shè)備聯(lián)系在一起工作時(shí)，不引起設(shè)備或系統(tǒng)的任何部分的工作性能惡化或降低。一個(gè)設(shè)計(jì)理想的電子設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)該既不輻射任何不希望的能量，又應(yīng)該不受任何不希望有的能量的影響。但許多樓宇的電氣設(shè)計(jì)對電磁兼容的問題并未引起足夠的重視。 智能樓宇配電系統(tǒng)智能化的相關(guān)問題在普通樓宇中，一般都是采用人工操作、人工監(jiān)控，這樣不但不能及時(shí)的預(yù)見、減少電氣事故的發(fā)生，也給管理帶來了諸多不便，在當(dāng)今，通訊與信息技術(shù)不斷發(fā)展，人們對樓宇設(shè)計(jì)的要求標(biāo)準(zhǔn)也不斷向智能化過渡。出現(xiàn)了住宅中各種通信、家電、安保設(shè)備等通過總線技術(shù)進(jìn)行監(jiān)視、控制與管理的智能樓宇建筑系統(tǒng)，這樣不但能大大的減少樓宇監(jiān)控人員，為樓宇管理員和業(yè)主提供方便，更加能預(yù)見事故的發(fā)生防范于未然。 本文所要研究的主要內(nèi)容本文研究的重點(diǎn)是智能樓宇的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合防雷設(shè)計(jì)，同時(shí)也有智能樓宇配電系統(tǒng)智能化管理的討論研究。在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要討論了電氣負(fù)荷的計(jì)算和用電設(shè)備容量的選擇，并提出進(jìn)一步提高配電系統(tǒng)可靠性的措施。針對目前對于小康社會(huì)住宅的電氣設(shè)計(jì)首先要考慮到人身安全，并且可靠、舒適、美觀和利于發(fā)展的原則，還將探討解決低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)漏電時(shí)的人身觸電危險(xiǎn)性及漏電引起火災(zāi)危險(xiǎn)性的問題。對于系統(tǒng)的綜合防雷，從攔截、屏蔽、均壓、分流和接地五種方法上作了比較詳細(xì)的分析，并對保證電子設(shè)備的電磁兼容性提出了適合的措施。樓宇智能化是人們對生存環(huán)境要求的一個(gè)質(zhì)的轉(zhuǎn)變?？萍歼M(jìn)步日新月異，綜合國力競爭日趨激烈，現(xiàn)代化水平不斷提高，用計(jì)算機(jī)完全上述各種管理與統(tǒng)計(jì)工作就顯得十分重要，它能顯著減少管理人員工作量和提高科學(xué)管理水平。第二章 智能樓宇配電系統(tǒng)的有關(guān)問題的研究隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民對用電量的要求越來越高。家用電器從八十年代的黑白電視機(jī)、收音機(jī)、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)，到現(xiàn)在的大屏幕彩色電視機(jī)、DVD、微波爐、消毒柜、電腦、電熱水器、空調(diào)等，有的家庭甚至擁有好幾部空調(diào)。此外，一些大功率家用電器設(shè)備也逐步進(jìn)入百姓家庭，比如電灶（即熱式電熱水器）、小型中央空調(diào)等。家用電器發(fā)展之迅猛，已大大超過人們對住戶面積的要求，將來的發(fā)展速度更是難以預(yù)料。再加上我國人民生活水平的不斷提高，對住宅的要求已由滿足需要型向電氣化、信息化、舒適化轉(zhuǎn)變，作為建筑業(yè)的一個(gè)主要組成部分的電氣設(shè)計(jì)在如何提高，滿足時(shí)代的要求，也有了很大的發(fā)展。在傳統(tǒng)的低壓供電系統(tǒng)中主要強(qiáng)調(diào)過載、短路保護(hù)，其目的是保護(hù)用電設(shè)備、供電線路不受損壞。近年，已提出了人身安全的觀點(diǎn)，住宅的電氣設(shè)計(jì)首先是要考慮到人身的安全，并且可靠、舒適、美觀和利于發(fā)展。要提高樓宇配電系統(tǒng)的安全可靠性，就必須科學(xué)合理的進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，正確選擇各類配電設(shè)備的容量。 負(fù)荷計(jì)算的有關(guān)問題 負(fù)荷計(jì)算及負(fù)荷計(jì)算的目的供電系統(tǒng)要能可靠地正常運(yùn)行，就必須使其元件包括電力變壓器、電器、電線電纜等滿足負(fù)荷電流的要求，因此有必要對供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。是通過對已知用電設(shè)備組的設(shè)備容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的最大負(fù)荷值。它是一個(gè)假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30min的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電力變壓器、電器、導(dǎo)線及電纜的依據(jù)，并用來計(jì)算電壓損失和功率損耗。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使設(shè)備和導(dǎo)線選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；如果計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使設(shè)備和導(dǎo)線燒毀，造成事故。在工程上為了方便計(jì)算，亦可作為電能消耗及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。尖峰電流是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1～2S的短時(shí)最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流的周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇熔斷器和低壓斷路器及整定繼電器保護(hù)裝置等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。電力負(fù)荷按其對供電可靠性的需求和意外中斷供電所造成的損失和影響，分為一級、二級、三級負(fù)荷，在樓宇配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，用以確定備用電源或應(yīng)急電源。對于季節(jié)性負(fù)荷，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件出發(fā)，用以考慮變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。 負(fù)荷計(jì)算的方法 需要系統(tǒng)法：需要系數(shù)的大小取決于用電設(shè)備組中設(shè)備的負(fù)荷率、平均效率、同時(shí)利用系數(shù)以及電源線路的效率等因素。實(shí)際上，人工操作的熟練程度、材料的供應(yīng)、工具的質(zhì)量也對需要系數(shù)的大小有影響。應(yīng)用該方法求計(jì)算負(fù)荷時(shí)，用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)法求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測與統(tǒng)計(jì)較難，在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中一般不采用。二項(xiàng)式法：在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算負(fù)荷。單位面積功率法、單位指標(biāo)法。負(fù)荷計(jì)算方法一般可按下列原則選?。悍桨冈O(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法：在初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，宜采用需要系數(shù)法，對于住宅,在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均可采用單位指標(biāo)法；電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算；電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用二項(xiàng)式法，一般用于支干線和配電屏（箱）的負(fù)荷計(jì)算。進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備組，然后確定設(shè)備功率。用電設(shè)備的額定功率或額定容量是指銘牌上的數(shù)據(jù)。 電力負(fù)荷的相關(guān)計(jì)算 智能化住宅小區(qū)住戶電力負(fù)荷的確定智能住宅小區(qū)家用電器的分類把智能化小區(qū)的家用電器劃分為三類，第一臺(tái)階的電器具有高普及率，如照明設(shè)施、電視機(jī)、音響、電冰箱、洗衣機(jī)等，這類電器稱為Ⅲ類家用電器；第二臺(tái)階的電器具有中普及率，如微波爐、電水壺、電飯鍋、電熱水器、電烤箱等，這類電器稱為Ⅱ類家用電器；第三臺(tái)階的電器具有低普及率，如電灶、遠(yuǎn)紅外醫(yī)療器、電熱取暖器、電洗碗機(jī)、即熱式電熱水器等，這類電器稱為Ⅰ類家用電器。家用普及率發(fā)展規(guī)律對應(yīng)的類別及有關(guān)技術(shù)參數(shù)見下表21：表21 家用電器普及率發(fā)展規(guī)律對應(yīng)的類別家電名稱參考容量/KW參考COSΨ類別照明設(shè)施1Ⅲ電視機(jī)Ⅲ音 響Ⅲ影碟機(jī)（VCD）Ⅲ電冰箱Ⅲ排煙機(jī)Ⅲ洗衣機(jī)Ⅲ電 斗1Ⅲ空調(diào)機(jī)Ⅲ電風(fēng)扇、換氣扇Ⅲ錄像機(jī)Ⅱ計(jì)算機(jī)及附件Ⅱ電飯鍋1Ⅱ電烤箱1Ⅱ電水壺1Ⅱ食品加工機(jī)Ⅱ吸塵器Ⅱ電熱水器1Ⅱ微波爐1Ⅰ消毒柜1Ⅰ電洗碗機(jī)Ⅰ電 灶1Ⅰ帶烘干功能的洗衣機(jī)Ⅰ即熱式電熱水器1Ⅰ電取暖器1Ⅰ家庭自動(dòng)化設(shè)施1Ⅰ確定每戶計(jì)算容量的原則和方法（1）每戶用電容量的確定原則：對智能化住宅小區(qū)，應(yīng)按小康型住宅確定每戶計(jì)算容量。每個(gè)家庭一般有照明設(shè)備、廚房用電設(shè)備、衛(wèi)生洗浴設(shè)備、空調(diào)取暖設(shè)備和文化娛樂設(shè)備、安防設(shè)備等。智能化小區(qū)在工程設(shè)計(jì)中，總體上要滿足：高度的安全性、舒適的生活環(huán)境、足夠的通信設(shè)備、完善的信息設(shè)施和智能化家庭系統(tǒng)。（2）每戶用電計(jì)算容量： （2－1）式中： 、——Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ類家用電器的需要系數(shù)，－；、——Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ類家用電器的普及率，目前可近視為：＝100%－200%，＝25%－40%，＝5%－15%；、——Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ類家用電器的設(shè)備標(biāo)稱容量。（3）每戶用電負(fù)荷的建議值。根據(jù)式（21）的計(jì)算和有關(guān)文獻(xiàn)的分析論證，提出智能化小區(qū)每戶用電容量標(biāo)準(zhǔn)建議值如表22：表22 智能化小區(qū)每戶用電容量的標(biāo)準(zhǔn)建議值（P/kW）氣象區(qū)普通住宅中檔住宅高檔住宅一類468二類579三類6810 公共電力負(fù)荷的計(jì)算居住建筑的公共用電負(fù)荷大致可分為照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷兩部分。照明負(fù)荷居住建筑公共場所的照明包括一般照明、疏散照明及事故照明。其用電負(fù)荷量與控制方法有關(guān)。（1）門廳及電梯前室的照明，其燈具安裝于居住建筑的重要交通場所，照明對居民的安全感起著較重要的作用，一般采用按鍵開關(guān)控制，夜間長時(shí)點(diǎn)亮，照明容量即可按燈泡功率計(jì)算。（2）走道，門戶的照明，多采用定時(shí)開關(guān)控制。據(jù)測定可節(jié)電75%，照明容量可按燈泡功率的25%計(jì)算。（3）電梯機(jī)房、水箱間、水泵房、值班室一般按辦公用房計(jì)算功率。（4）應(yīng)急照明負(fù)荷等。居住建筑公用照明負(fù)荷可按如下指標(biāo)估算：多層住宅5～6W/，高層住宅10～15 W/。動(dòng)力負(fù)荷公共輔助設(shè)施的動(dòng)力負(fù)荷主要有：（1）給水、排水的用電負(fù)荷：根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，。排水：在通用的自流排水條件下，用電量可不計(jì)。（2）電梯用電負(fù)荷：高層住宅建筑中，電梯是關(guān)鍵的垂直運(yùn)輸設(shè)備，高層住宅電梯主要與以下因素有關(guān)：a、每臺(tái)電梯的服務(wù)人數(shù)，一般服務(wù)戶數(shù)越多，電耗越大；b、建筑物的層高及層數(shù)越多，電耗越大：c、電梯的速度和載重；d、電梯的電機(jī)效率和傳動(dòng)效率。一般情況下。（3）北方冬季取暖用電負(fù)荷，根據(jù)測算。 單元計(jì)算負(fù)荷的確定單位指標(biāo)法單位指標(biāo)法適用于方案設(shè)計(jì)階段，用于確定供電方案和選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。（1）住宅小區(qū)的總計(jì)算負(fù)荷： （2－2）或 （2－3）式中: ——住宅小區(qū)總計(jì)算負(fù)荷，kW；、——單位指標(biāo)，kW/戶，；N——小區(qū)住戶數(shù)；A——小區(qū)總建筑面積。（2）單位指標(biāo)：單位指標(biāo)的建議值為：一類氣象區(qū)：15，；二類氣象區(qū)：16，；二類氣象區(qū)：18。需要系數(shù)法需要系數(shù)法適用于初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段。（1）每戶計(jì)算負(fù)荷可按下表（2－3）的建議值確定表23 住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)表按單相用電計(jì)算時(shí)所連接的戶數(shù)按三相配電時(shí)所連接的戶數(shù)通用值建議值≤39412618824103012361442164818542163247225～10075～300125～200375～600260～300780～900注：