摘要：文章介紹了現(xiàn)代建筑中強電設計以及強弱電一體化的理念，闡述了強電設計中電力負荷計算、強電系統(tǒng)安全的相關措施，并對強弱電一體化設計中的布線和防電磁干擾問題提出了相關建議。

關鍵詞：強電設計；強弱電一體化；防電磁干擾；電力負荷

中圖分類號：TU208 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0031-02

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，各種大型商場、高層寫字樓及住宅樓等現(xiàn)代化建筑不斷涌現(xiàn)，而電氣工程作為現(xiàn)代建筑中配電照明、通信通訊及防雷安保等方面的能源及電力供應，其穩(wěn)定性和安全性將決定現(xiàn)代建筑是否能夠正常運行，這就對建筑中電氣工程的設計及施工提出了更高的要求。為了保證建筑電氣系統(tǒng)的質量，國家對強電系統(tǒng)的施工進行了嚴格的規(guī)定，但是在實際設計及施工過程中，仍存在許多問題，如電負荷標準和需用系數(shù)不明、配電箱漏電、接地保護系統(tǒng)不完善等，嚴重威脅著電氣系統(tǒng)以及人身的安全。同時，隨著自動化系統(tǒng)和智能建筑的大量推廣使用，強弱電一體化技術也開始在電氣工程設計中得到應用，該技術綜合了配電技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等的特點，對各功能單元得到功能及布局進行了優(yōu)化，從而保證了電氣系統(tǒng)的多功能、高質量、低能耗，并且降低了電氣施工的成本，又便于電氣設備的制造與管理。

1 強電設計的技術措施

關于住宅強電設計主要涉及兩個方面的內容，即住宅電力負荷需求和強電系統(tǒng)安全。

1.1 住宅電負荷計算

由于住宅居民擁有電器種類和數(shù)量，以及用電設備投入時間的不確定性，這就給住宅電負荷標準的設計帶來了很大的困難。如果對電負荷的預測不準確，例如，在變壓器選擇時，若其干變容量過大，就會造成資源上的浪費，而干變容量不足，就會給電氣工程帶來很大的質量隱患。在實際設計中，通常采用單位面積法計算用電負荷，對于不同的面積區(qū)域采用不同的標準，一般面積越大的區(qū)域負荷密度越小，但是這種方法的計算得不夠準確，在后期需要進一步的復查。此外，可以采用單位指標法計算負荷Pjs（適用于照明及家用電負荷），再乘以需用系數(shù)η，即可得到實際最大負荷（PM），如式（1）所示。

PM=Pjs×η （1）

其中，η為需用系數(shù)，是電力負荷計算中的重要參數(shù)，其數(shù)值根據(jù)住戶數(shù)量、電器具數(shù)量和負荷特性來動態(tài)確定，應根據(jù)不同國家或城市的生活習慣進行適當?shù)恼{整。一般，用戶數(shù)量在25～100戶的取0.6；用戶數(shù)量在101～200戶的取0.5；用戶數(shù)量在200戶以上的取0.35。

因此，在住宅電負荷實際計算中，可以先采用單位面積法計算出最大電負荷，并以此作為單位用電指標，再采用單位指標法計算出住宅樓的總負荷。同時，在設計中還應考慮電梯、消防設備和小區(qū)公共照明等用電負荷，從而適當增大用電容量，確保電氣系統(tǒng)的安全。

1.2 住宅強電系統(tǒng)安全設計

住宅強電系統(tǒng)的安全和質量，直接影響到居民的生命與財產安全，其主要涉及住宅供電線路的選擇、漏電及防雷保護這幾個方面的內容。

在住宅強電設計的線路選擇時，照明用線路和接地保護線路有所不同。照明用線路為中性線（N線），主要采用三大一小的四芯電力電纜，而電纜截面積是線路選擇的關鍵參數(shù)。我國對住宅的中性線的選擇有明確的設計規(guī)范，要求其截面積高于相線的截面，一般是住宅進戶線截面不低于10mm2，分支回路截面不低于2.5mm2。同時，為了避免因居民用電負荷的快速增長而造成強電線路負荷不足，還可以通過增加住宅分支線路的回路數(shù)量，以間接增加線路截面積。例如，住宅的空調、照明、廚房、衛(wèi)生間等所用電源的插座應進行分路設計或設置獨立回路。對于接地保護線路（PE線），其截面積的選擇應根據(jù)相線截面的大小進行適當?shù)恼{整，通常當相線截面S小于16mm2時，2.525mm2時，SPE≥0.5S。

在現(xiàn)代住宅中，電氣線路使用和維護不當，容易造成漏電和電路短路，極易引發(fā)電擊事故和電氣火災事故，目前主要是通過安裝漏電斷路器來進行相應的保護。不過由于住宅電路短路故障多為電弧短路，其產生的短路電流較小且持續(xù)時間短，有時會造成漏電斷路器無法實現(xiàn)及時跳閘。因此，應嚴格按照住宅設計規(guī)范，在住宅總電源進線處和室內電器插座電路上分別安裝漏電保護裝置，形成兩級漏電保護。同時，還應采用動作電流小、動作時間短的高質量的漏電保護器，以及時切斷漏電電路。

此外，對于住宅電氣設備進行有效的接地設計，不僅能夠很好地避免電擊事故的發(fā)生，還能防止電氣設備遭受雷擊破壞等。目前，住宅供電系統(tǒng)通常采用TT、TN-C、TN-S、TN-C-S等方式進行接地保護。在TT系統(tǒng)中，每個住宅中均有單獨的接地極和PE線，住宅間故障電壓不會發(fā)生互竄，但是其對于小電流故障的靈敏度較低，一般需要大容量的漏電保護器或過電流保護器來切斷接地故障。對于TN-C系統(tǒng)，其N線和PE線采用同一條線路，易受線路中不穩(wěn)定和不平衡高次諧波電流的影響，且電位基點不穩(wěn)定。對于TN-S系統(tǒng)，其N線和PE線是獨立的，系統(tǒng)正常運行時，PE線上沒有電流，只是N線上有不平衡電流，但是系統(tǒng)內的PE線是相通的，故障電壓可以沿PE線傳導至別處，另外，有關在道路照明的相線的碰殼短路試驗中發(fā)現(xiàn)，采用TN-S系統(tǒng)時，故障點存在危險電壓，會威脅人身安全。這幾種接地保護系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，因此在住宅強電設計中，應根據(jù)住宅實際情況進行選取。

2 強弱電一體化設計

強弱電一體化設計可以降低住宅電氣系統(tǒng)成本，且便于管理和施工，更能適應現(xiàn)代住宅、商城等建筑的智能化發(fā)展。

2.1 布線設計

在強電的周圍存在較強的磁場，若強弱電布線距離過近，會對弱電線路（電視線、電話線和網線等）的信號等產生影響，因此在強弱電一體化布線設計中應合理地控制布線距離。

一般要求弱電電纜不能與高壓（AC>1000V，DC>1500V）電纜一起捆綁布線，其終端與高壓電纜終端的最小間距為450mm，同時還應避免與低壓（AC<1000V，DC<1500V）電纜一起捆綁布線，其終端最小間距應保持在150mm。另外，在布線過程中，弱電電纜應避免與一些有害設備，如避雷器、腐蝕性流體、溫度超過60℃的物體等直接接觸，其間距不得少于150mm。不過，在弱電電纜與超低壓電線（AC<42.4V，DC<60V）一起布線時，其終端可以不設置間隔，直接進行捆綁布線。

目前，結構化布線作為一種具有全新概念的布線系統(tǒng)，成為一種模塊化的、靈活性極高的建筑物內或建筑群之間的信息傳輸通道。它可以將建筑中所有設備、語音交換、數(shù)據(jù)終端、視頻設備、保安監(jiān)控、電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)與通信和計算機網絡設備連接起來，利用雙絞線、光纖及其他器件進行統(tǒng)一規(guī)劃、設計和施工，從而實現(xiàn)現(xiàn)代建筑的智能化管理和控制，必將在現(xiàn)代智能化建筑中得到更加廣泛的應用。

2.2 防磁干擾設計

在強弱電一體化的機柜里，強電系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)的干擾主要來自傳輸耦合（導線、電纜耦合）和輻射耦合（感應、傳導耦合）2種，因此一般通過隔離、屏蔽的方式進行抗磁干擾設計。以信號線造成的干擾為例，可以采用光電器件隔離或脈沖變壓器隔離的方式，并使用專用隔離放大器，從而將模擬信號在輸入回路上與主回路進行電氣隔離。另外，可以采用磁屏蔽層將弱電系統(tǒng)進行屏蔽，從而阻斷電磁干擾，如靜電屏蔽（針對高、低頻段干擾）和電磁屏蔽（針對高頻段干擾）。對于電磁屏蔽設計，一般采用鎳銅合金絲編織成屏蔽金屬網對弱電系統(tǒng)進行屏蔽，同時合理設計接縫和信號線出入口的金屬網安裝，可以將100MHz的電磁干擾衰減90dB左右。值得注意的是，屏蔽層的接地方式會影響其對電磁干擾的屏蔽效果，一般對于高頻電路，要求其采用多點接地的方式，屏蔽層接地點間隔不能高于0.25λ或將屏蔽層兩端接地；而對于低頻電路（低于1Hz），則采用單點接地的方式，例如，采用同軸電纜作為信號線時，只需將信號源與屏蔽層的連接處接地。

3 結語

隨著人們對居住和工作環(huán)境的要求不斷增加，建筑電氣工程設計在現(xiàn)代建筑中的地位越來越重要。因此，在遵循國家相關設計規(guī)范的基礎上，采取先進的設計理念對現(xiàn)代建筑中的強電和弱電系統(tǒng)進行合理的設計，對保障人們生活質量，減少電氣故障和事故起到至關重要的作用。同時，在強電或弱電施工過程中，應該健全質量管理制度，加強對相關施工人員的培訓，從而有效保證建筑電氣工程強電施工的質量。

參考文獻

[1] 住宅設計規(guī)范（GB50096-1999）[S].

[2] 郭海兵.建筑電氣工程中的強電施工與設計方法研究[J].電子制作，2013，（9）.

[3] 陳云海.簡述現(xiàn)代建筑工程中強電設計研究[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（21）.

[4] 劉書明，肖科.強弱電一體化中的防強電干擾技術[J].工程設計CAC與智能建筑，2010，（10）.

作者簡介：孫惠（1973-），男，江蘇東臺人，信息產業(yè)電子第十一設計研究院南京分院工程師，在讀工程碩士，研究方向：工業(yè)電氣自動化。