摘 要：高层住宅属于现代住宅新模式，是城市人多地少和高地价的产物，其中小高层具有良好的通风采光、生活便捷等优势。随着现代电气设备类型的多样化、智能化，为了更好地满足居民对于电气设施、使用安全等方面的需求，电气系统的合理设计尤为关键。本文通过概述现代小高层住宅的电气系统设计要求，围绕供配电、照明、弱电系统等方面，探究现代小高层住宅的电气系统设计内容，进而结合科学、安全原则对住宅电气系统更加科学的设计提供指引。

关键词：小高层住宅;电气系统;火灾安全;设计

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0127-02

0引言

隨着现代化建设的步伐不断加快，耕地面积减少带来的问题也日渐突出，城市中住宅建设用地越来越少，因此18层以下的小高层住宅相对于大高层住宅更受到居民的青睐，其具有十分丰富的层次感和广阔的视野范围，属于新兴现代高层建筑类型。既弥补了传统多层住宅低层潮湿、无电梯上下楼不便，又弥补了大高层住户多上下班高峰期电梯拥挤的劣势。下面让我们利用案例进一步的分析与研究，探索更加科学的电气设计方法以便改进和创新。

1案例分析

以某工程为例，总建筑面积为1万多m2，其中包含1～2层的商铺与18层的小高层住宅，住宅分为两到三个单元不等，地下两层为地下室，小区地下车库直通各住宅，建筑总高度52.55m，属于二类高层建筑。

2供配电系统

2.1设计要素

小高层的电气系统设计要素包含：供配电系统;负荷量计算;照明系统;火灾自动报警系统;弱电系统;防雷接地系统。

2.2负荷计算

负荷计算有需要系数法、利用系数法、单位面积功率法等。其中，利用系数法计算结果最为接近实际，但是计算过程比较繁琐，适用于精确计算;单位面积功率法主要通过查配电手册和设计规范中的相关表格取值，根据面积估算用电容量，此方法一般只适合工程项目前期的初步设计阶段;需要系数法计算相对简单，适用于用电设备较多，切容量相差不大的情况，可以直接计算负荷，为民用建筑施工图常用算法。需要系数法在运算过程中需要明确设备功率、同时系数、需要系数。由于多种用电设备的用电要求存在差异性，计算时需要对系统设备进行分组，对于连续工作制的电动设备，设备功率相当于额定功率，短期设备则应把功率换算到统一负载持续率下的有功功率进行计算。

2.3配电系统设计

2.3.1变配电

由于现代小区的负荷量和建筑面积较大，变压器一般处于持续运行状态，干式变压器的防潮、防火、防尘等功能显著，可以作首选变电器。在小区内设置独立变电所，配套高低压柜。两路10kV电源同时工作，单母线分段分列运行，交流操作。低压主接线采用单母线分段带母联方式。当一台变压器或一回电源故障时，另一台变压器可满足全部二级负荷的供电要求。在低压端增加电容器机组，完成无功补偿，使功率因数超过0.92。

2.3.2供配电

在系统中电梯、公共照明、应急照明、消防水泵、消防风机等按照二级负荷考虑，要求安装双电源末端互投，其余按照三级负荷考虑。从变电所低压侧不同母线段引来两路380V交联聚乙烯绝缘电缆埋地进入小高层内配电室，进线入楼处穿钢管保护，埋深-0.7m，伸出散水0.2m以上。进出建筑物外墙的管线均应做好防水措施。

配电室内设两个公共设备配电柜，给二级负荷提供双电源供电。备用电源一般在主电源停电后的15s后完成自动启动，确保消防用电需求。低压配电系统采用树干式与放射式相结合的配电方式。消防负荷及动力负荷低压配电线路采用放射式，重要设备的低压配电线路采用放射式，一般配电线路采用放射式与树干式混合配电方式，电缆在单体内通过桥架和配电井引至各个用电点。住宅单元计量箱，选用无人工抄表功能的电表，只要借助网络传输和远程传输即可开展工作。

2.4住宅用电及保护设备

2.4.1电能计量

随着现代家庭的用电设备负荷种类繁多，功率越来越大，建议普通户型设置为8kW，入户线截面10m2;大户型设置为12kW，入户线截面16mm2，户内配电箱距地1.8m设置。用户单元计量箱设置在地下设备间，电梯、水泵、风机及公共照明、应急照明等公共设备的计量应设置在公共设备配电柜内。

2.4.2保护设备选择

设计人员需要经过详细的负荷计算、电压损失等方面进行缆线选择，导线截面积的合理选择能使电气设备正常工作、安全运行，若选择不科学容易出现线路故障、浪费成本等问题，甚至引发火灾，对人民的财产生命安全造成重大安全隐患。电缆载流量要严格配合上下级保护开关的整定值，以便起到保护作用。非消防电源总开关要带分励脱扣器，以便发生火灾事故时强制切断电源。

住宅建筑的电气火灾发生率较高，事关生命财产安全，不能轻率对待，应正确设计和施工，并严格检验，在电源进线上装设RCD（剩余漏电动来作保护器，俗称漏保）是国际上广泛采用的电气防火措施，防止漏电引起伤人和电气火灾事件，并及时切断接地故障。推荐参考值：根据住宅部分建筑面积总漏电断路器的额定漏电动作电流为300mA或500mA，动作时间小于0.4s;住宅插座回路采用动作电流30mA，动作时间小于0.1s。

3照明系统

3.1照明模式

照明主要包含正常照明和应急照明两种模式，其中正常照明是确保满足人们正常生活需求的照明系统，为主要照明模式;应急照明分为备用照明、疏散照明、安全照明三种，是在正常照明系统电源故障时，迅速点亮的可靠光源，确保人员安全疏散的照明模式。

3.2计算照度

建筑中不同区域的照度要求具有差异，例如前室、门厅要求100lx，楼梯间、走廊要求50lx等。结合建筑平面，根据照明规范GB50034获取不同类型房间、场所的功照度值、功率密度等要求。合理的选择灯具类型，根据场所均匀布置灯具，最后通过照度计算，使照度误差和要求值在±10%之间[1]。

照度计算通常应用利用系数法或单位容量法，在做设计方案或初步设计阶段，需要估算照明用电量往往采用单位容量法，在允许的误差下，达到简化照明计算程序的目的。利用系数法的计算较为准确，围绕灯具功率、灯具光通量、维护系数、利用系数、空间面积、设计照度、功率密度等要素进行计算。

4火灾自动报警系统

4.1系统设计

火灾自动报警系统由火灾探测器、手动报警按钮、火灾声光警报器、消防应急广播、消防专用电话、消防控制室图形显示装置、火灾报警控制器、消防联动控制器等组成。系统应按集中报警系统形式设计，对于单体建筑设区域报警器，小区内设消防控制室。

消防联动控制系统含喷淋系统、消火栓系统、防排烟系统、电梯、火灾警报及消防应急广播系统的联动控制，以及启动应急照明和疏散指示、强制切断非消防电源等功能。消防用电设备采用专用的供电回路，并且有明显标志，消防配电线路和控制回路宜按照防火分区划分。

4.2消防应急照明系统

应急照明装置设置在安全出口、疏散走道、电梯前室、电梯间、配电室、电梯机房、防排烟机等区域，疏散走道照度应超过11x，前室和楼梯间的照度应超过51x，备用电源需在断电的后1s启动。采用集中电源供电方式的集中控制型系统，火灾时由报警联动控制器自动强制点亮。

消防控制室设置总应急照明控制器，各单体设分应急照明控制器。消防应急灯具及消防应急照明箱均采用A型，集中电源的蓄电池组和灯具自带蓄电池达到使用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间不小于30min的持续工作时间。应急照明灯和灯光疏散指示标志设不燃烧材料制作的保护罩，标志灯应选择持续型灯具。

5弱电系统

5.1综合布线系统

弱电系统主要包含对讲系统、电话网络系统、有线电视、监控等部分。通过总图设计外网，采用光纤布线，三网合一，实现光纤到户，再引入各单体建筑物接入弱电箱，住户内的弱电分箱距地0.5m设置。

5.2对讲系统

访客对讲电控设备采用总线制，住户内对讲分机增设紧急求助报警功能。当出现火情时，门禁系统无需钥匙既可以从内部将单元门打开，并进行提示。在一层入口区域设置室外的对讲机、电源箱（距地面2m）、分线盒等，进而帮助住户借助对讲控制器及时反馈问题。

5.3视频监控系统

监控系统设计时要首先考虑外网，小区内公共区域应实现视频监控全覆盖的效果。摄像机应选用高清红外摄像机，需要的地方配置电动云台，采用光缆或屏蔽网线传输，供电方式采用双电源供电，以保证系统能长时间稳定运行。室外监控摄像头立柱上安装，管线过路时穿钢管埋保护。

6接地和防雷系统

6.1接地設计

住宅一般选用TN-C-S接地系统。在进户处总漏电保护断路器处，电源PEN线应做重复接地和总等电位联结，PEN线被分为N线和PE线，如果PEN线出现高电位，将经总等电位联结端子传至N线和PE线;或者N线上出现高电位也将经过总等电位联结端子传至PE线，由于总等电位有消除上述触电危险的作用，所以，高电位不会对人构成间接触电危险。

应将建筑物内保护干线、设备进线总管等与总等电位箱连接，禁止在金属管道上焊接。在弱电机房、电梯机房、卫生间设置局部等电位联结箱。防雷接地、强弱电设备的保护接地、电梯机房、水泵房等的接地共用统一的接地极，要求接地电阻应不超过1Ω，电阻的检测点和地面距离需要控制在0.5m左右，要求等电位箱和结构钢筋连接，实现过电压保护[2]。

6.2防雷设计

由于雷击容易引起用电设备损坏，严重时发生火灾，对居民生活造成安全隐患，雷电活动和建筑物突出的金属物有关，因此民用小高层建筑有必要制定科学的防雷接地方案。防雷系统设备目的是引导电流和雷电，保护建筑中电器和居民的安全，其中包含接闪器、引下线、接地装置等。

小高层建筑一般属于三级防雷设防，电子信息系统雷电防护等级为D级，室外电源引入端等处设过电压保护装置。在配电总箱（柜）内设置Ⅰ级试验、配电分箱内设置Ⅱ级试验的SPD浪涌保护器，并配套SBC后备保护器;在弱电系统电缆引入建筑物处应选用适配的信号线路浪涌保护器，以便对输电线路以及电子元器件起到重要的保护作用。

以直击雷电防护系统为例，系统是通过接闪器、引下线、接地装置所组成，应在建筑物顶部设置低于20m×20m或24m×16m的避雷网，凡突出屋面的所有金属构件、通风管、屋架等均应与接闪带可靠焊接。利用柱中二根主筋做接地引下线，引下线间距沿建筑物周长间距不大于25m[3]。利用基础内钢筋做接地体，并利用地下圈梁钢筋网将建筑物四周的柱子基础联通，构成环形接地网，避雷网应与接地系统可靠连接。

7结语

建筑电气看似平平无奇实则博大精深，非常值得我们时常怀着一颗畏惧之心去细细探究其中的精髓。优秀的设计在社会环境和市场需求变幻莫测的今天，也是赢得竞争的关键。电气系统的要求也随着时代的发展而提升，想要做出优秀的设计，要综合考虑相关专业提供的资料，围绕科学、可靠、安全等要素，严格遵守相关的法律法规、规程规范进行设计，满足给甲方节约成本、保障居民用电安全、提升居民的生活体验等需求。

参考文献

[1] 闪莹莹.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].居舍，2019（27）：108.

[2] 杨芳.浅谈高层小户型住宅方案优化策略的研究及应用[J].居舍，2018（12）：20.

[3] 刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.

收稿日期：2020-03-02

作者简介：于尧（1988—），男，江苏徐州人，本科，工程师，研究方向：电气设计。