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摘 要：随着城市高层住宅建筑数量的增多和建设规模的不断扩大,高层住宅建筑电气的安全性、可靠性、先进性和合理性越来越受到社会的关注.本文就高层民用建筑用电负荷等级、线缆选择、电压保护电器人性化设计等相关问题进行了探讨.
关 键 词：高层住宅,用电负荷,分级
随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,高层住宅建筑的建设规模越来越大.高层建筑因其在空间利用上的优越性和土地利用价值的增高,目前在各大中型城市呈现出快速增加的态势.由于高层建筑面积大,使用功能较为复杂,尤其是各种电气系统日趋复杂,线路纵横密布,如果电气配线选择、安装和使用不当,发生火灾的危险性就会增大,万一发生火灾,火势蔓延速度快,扑救及人员疏散较为困难.
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本文就高层民用建筑用电负荷等级、线缆选择、电压保护电器人性化设计等相关问题进行了探讨.
1高层民用建筑用电负荷的等级
我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-953.0.1条中规定：十九层及十九层以上的住宅为一类高层建筑,十层至十八层的住宅为二类高层建筑.《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011住宅建筑负荷分级规定,应符合表3.2.1的规定,表中未列入的住宅建筑用电负荷等级宜为三级.
其中,3.2.2条规定：“在严寒和寒冷地区（例如内蒙、东北三省等地区）的住宅建筑采用集中供暖系统时,热交换系统的用电负荷等级不宜低于二级”.
在供配电设计中,设计人员首先要考虑到供电系统的安全性和可靠性,对用电单位和用电设备进行负荷分级,并根据用电负荷的分级确定用电设备的供电要求和供电措施.本着以人为本的原则,为了保证在冬天供暖季节尽量保证热交换系统供电的可靠性.笔者建议在有条件的情况下宜将所有供暖地区的热交换系统的用电负荷等级抬升到二级及以上.
《城镇给水排水技术规范》GB50788-2012中7.3.1条规定：“电源和供电系统应满足城镇给水排水设施连续、安全运行的要求”.其条文解释为：“新建的给水设施应尽量采用两路独立外部电源供电,以提高供电的可靠性”.由此可见,2012年10月1日以后新建建筑的生活水泵用电负荷均应为二级及以上,其中也包含《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011表3.2.1中未提到的10层以下住宅建筑的用电.
2高层住宅建筑中的导体及线缆选择
在《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011未公布之前,一类高层住宅建筑的导体及线缆选择依照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中7.4.1条的第2项第3款规定：“对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物,应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电缆、电线”.也就是说19层～34层的一类高层住宅建筑中的所有电线、电缆均应采用低烟无卤电线、电缆.但是按此规定进行设计,在实际施工中会出现一些问题：第一,低烟无卤电线电缆的绝缘护套较厚,并且硬度很高,按国标图集04DX101-1《建筑电气常用数据》手册的预埋管管径敷设时,施工非常困难；第二,户内电线采用低烟无卤时,特别是照明回路一般采用预埋PVC20或JDG20管,因厚度和硬度高,每条管所穿电线数量无法达到
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针对以上问题,在《住宅建筑电气设计规范》的导体及线缆选择6.4.3、6.4.4条有了新的规定.
（1）6.4.3高层住宅建筑中明敷的线缆应选用低烟、低毒的阻燃类线缆.
在条文解释中对于明敷的概念是这么解释的：“明敷线缆包括电缆明敷、电缆敷设在电缆梯架里和电线穿保护套管明敷”.笔者咨询了本规范的主要起草人孙兰同志,孙兰指出：除以上几种方式外,非消防用电线、电缆敷设在封闭桥架及封闭金属线槽内的也属明敷范畴.通俗点讲,对于高层住宅建筑,只要不是穿保护导管暗敷在不燃烧体结构内,其保护层厚度不小于30mm的非消防的线缆、电缆均应选用低烟、低毒的阻燃类线缆.而低烟、低毒线缆就目前而言就是低烟无卤线缆.但未来或许还有其他新型的低烟、低毒电缆出现,规范中为了对线缆的选择不限定死,故没有明确指出应采用低烟无卤线缆.
（2）6.4.4建筑高度为100m及以上的住宅建筑,用于消防设施的供电干线应采用矿物绝缘电缆.
此条比《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008的13.10.6的第一小点中的宜采用矿物绝缘电缆提到强制执行.同样,对于一类高层和二类高层住宅中的用于消防设施的供电干线电缆也由宜采用耐火类电缆和应采用阻燃类电线电缆都改为应采用阻燃类耐火电缆.
由此可见,《住宅建筑电气设计规范》对于住宅类建筑,特别是高层住宅类建筑的消防安全等级有了更高的要求.这主要是因为高层住宅建筑的火灾危险性大,发生火灾扑救困难,对居民的安全构成极大威胁,特别是火灾中所产生的烟雾使人窒息的死亡率远远高出其他原因造成的死亡率,所以提高住宅类建筑的线缆选择标准,尽可能减少火灾发生时所产生的有毒气体,就是最大程度的保证人民的生命安全.
3自恢复式过、欠电压保护电器的应用
《住宅建筑电气设计规范》中6.3.2条每套住宅应设置自恢复式过、欠电压保护电器.
（1）自恢复式过、欠电压保护电器
自恢复式过、欠电压保护电器是能在220V电压异常的情况下自动断电,自动保护家用电器.当220V电压超过或者低于保护开关动作电压值时,保护开关能自动迅速、可靠地切断负载电源,以达到保护家用电器和人身安全.当220V电压恢复正常时,保护开关自动接通电源,恢复供电,实现全自动控制（大多数会有一定的延迟）.
（2）应用方案
方案一：自恢复式过、欠电压保护电器安装在家居配电箱的进户开关后（图1）.
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方案二：自恢复式过、欠电压保护电器仅保护家居配电箱箱内的插座回路（图2）.
（3）两种方案比较
按照方案一的设计,家居配电箱箱内的进线断路器提供线路过载和短路保护,自恢复式过、欠电压保护电器则提供线路的过、欠电压的保护.当220V电压产生波动,高于或低于保护开关动作的电压值时,保护开关动作,自动断电,切断了家居配电箱箱中所有的负载电源（包括照明回路）,如果这个时间恰好是晚上,则住户家中将立刻陷入一片漆黑.相信大家都碰到过晚上家中因某种原因突然停电而翻箱倒柜寻找手电、蜡烛等物品的时候,此时的不便可想而知.
方案二的设计恰恰解决了这个问题,自恢复式过、欠电压保护电器仅保护家居配电箱箱内的插座回路.也就是说当电压不稳,保护开关动作的时候将切断户内所有插座回路用电,而保证户内照明回路的正常工作.但对于没有电气知识的普通居民来说,这样设计也同样会带来问题,那就是他们不知道断电的原因,因为照明的正常工作则证明问题并不是出自电表用电字数的耗尽和小区供电事故,那么他们在检查了自家家居配电箱的插座回路处于正常状态后就会不知所措.
笔者认为方案二的做法更为人性化,至于所产生的问题,则可以通过培训物业人员和宣传电气知识来提高人们对这方面的认知.
4结语
伴随城市现代化的高速发展,越来越多的人会生活在高层住宅建筑中.高层住宅建筑的安全和消防不容忽视,必须体现在电气的细部设计中.电气设计的相关规范也会推陈出新,对消防安全的要求会越来越高.如何在建筑设计规范的指导下,进行人性化的设计,值得我们每位电气设计师认真思考、研究和探讨.
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