第3章 电气线路
3.1 区域线路
3.1.1 电网、电压等级和负荷分类
（1）电网 输配电线路和变电所等连接发电厂和用户的中间环节是电力系统的一部分，称为电力网。电网常分为输电网和配电网两大部分。由35kV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成的网络称为输电网。输电网的作用是将电力输送到各个地区或直接送给大型用户。35kV以下的直接供电给用户的线路称为配电网或配电线路。用户电压等级如果是380/220V，则称为低压配电线路。把电压降为380/220V的用户变压器称为用户配电变压器。如果用户是高压电气设备，这时的供电线路称为高压配电线路。连接用户配电变压器及其前级变电所的线路也称为高压配电线路。
以上所指的低压，是指1kV以下的电压。1kV及以上的电压称为高压。一般还把3kV、6kV、10kV等级的电压称为配电电压，把高压降为配电电压的降压变压器称为配电变压器；接在35kV及以上电压等级的变压器称为主变压器。因此，配电网是由10kV及以下的配电线路和配电变压器组成的，其作用是将电力分配到各类用户。
（2）电压等级 电网的电压等级较多，不同电压等级有不同的作用。从输电的角度看，电压越高则输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损耗就越小，但要求绝缘水平也越高，因而造价也越高。目前，我国电网的电压等级主要有0.22kV、0.38kV、3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV共8级。
（3）负荷等级 在电网上，用电设备所消耗的功率称为用户的用电负荷或电力负荷。用户供电的可靠性程度用负荷等级来区分，它是由用电负荷的性质来决定的。用电负荷等级划分为3类：一级负荷、二级负荷、三级负荷（见表3-1）。
表3-1 电力负荷等级
在物业用电设备中，属于一级负荷的设备有消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动防火门窗、卷帘、阀门等消防用电设备、保安设备、主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设、通信设备、重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有客梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于三级负荷。
3.1.2 典型物业供配电系统
中大型物业的供电电压一般采用10kV，有时可采用35kV，变压器装机容量大于5000kV·A。为了保证供电可靠性，应至少有两个独立电源，具体数量应由负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，必要时还需装设应急备用发电机组。
（1）负荷分布及变压器的配置 高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等。对于全空调的各种商业性物业，空调负荷属于大宗用电，占40％～50％。冷热源设备一般放在大楼的地下室、首层或下部。动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机、洗衣机等设备。普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加（在超高层建筑中，电梯负荷和水泵容量的增大），动力负荷的比重将会明显增加。动力负荷中的水泵、洗衣机等亦大部分放在下部，就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。40层以上的高层建筑电梯设备较多，此类负荷大部分集中于大楼的顶部。竖向中段层数较多，通常设有分区电梯和中间泵站。在这种情况下，应将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置，供电变压器的供电范围为14～20层。为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于1000kV·A。由于变压器深入负荷中心而进入楼内，从防火要求考虑不应采用油浸式变压器和油断路器等在事故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器和真空断路器。
负荷中心是供配电设计中的一个重要概念，它实际上是最佳配电点，需要按所要达到的优化目标的目标函数以及不同的计算条件来确定。变电所应尽量设在负荷中心，以便于配电，节省导线，也有利于施工。事实上，负荷的大小不是恒定不变的，因此负荷中心常会变动。在设计时往往由于各种实际因素而不能将配电点布置在通过计算而得到的负荷中心上。只有在负荷比较平稳的部门，才可将变电所设在负荷中心或大负荷的近旁。
（2）供电系统的主接线 电力的输送与分配必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次接线，即主接线。现代智能物业由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的高压供电方案如图3-1所示。图3-1（a）所示为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种接线要求两种都能保证100％的负荷用电。当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接线方式常用在大楼负荷较小以及供电可靠性要求相对较低的建筑中。图3-1（b）所示为两个电源同时工作，当其中一路出现故障时，由母线联络开关对故障回路供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感器柜，变电所的面积也相应增大。这种接线方式是商用性物业、高级宾馆、大型办公物业常用的供电方案。当大楼的安装容量大、变压器台数多时，尤其适合采用这种方案，因为它能保证较高的供电可靠性。当变压器台数较少时，还可以从邻近物业高压配电室以放射式向该物业变压器供电。
图3-1 常用高压供电方案
目前最常用的双电源主接线方案如图3-2所示，采用两路10kV独立电源，变压器低压采取单母线分段的方案。对于规模较小的建筑，由于用电量不大且获得两个电源较困难，附近又有400V的备用电源时，可采用一路10kV电源作为主电源、400V电源作为备用电源的高供低设备主接线方案，如图3-3所示。智能物业供电以低压为主。
图3-2 双电源主接线方案
图3-3 高供低设备主接线方案
（3）低压配电方式 低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配电干线一般是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。用电负荷分组配电系统是指负荷的分组组合系统。智能物业由于负荷的种类较多，低压配电系统的组织结构，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。
低压配电的接线方式可分为放射式和树干式两大类。放射式配电是独立负荷或集中负荷（均由单独的配电线路供电），一般用在供电可靠性高、单台设备容量较大和容量比较集中的低压配电场所。大型消防系统、生活水泵和中央空调的冷冻机组对供电可靠性要求高，而且单台机组容量较大，因此考虑放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大厦，可采用一回路供一层楼的放射式供电方案。树干式配电是独立负荷或集中负荷，按所处位置依次连接到某一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少，系统灵活性好，但干线发生故障时影响范围大，一般适用于用电设备比较均匀、容量不大以及无特殊要求的场合。图3-4（a）、（b）所示分别为放射式接线和树干式接线。国内外智能物业低压配电方案基本上都采用放射式，楼层配电则为混合式（即放射式-树干式的组合方式，有时也称混合式为分区树干式），如图3-4（c）所示。在高层住宅中，住户配电箱多采用单极塑料小型开关——自动开关组装的组合配电箱。对一般照明及小容量插座采用树干式接线，即住户配电箱中每一分路开关带几盏灯或几个小容量插座；而对电热水器、窗式空调器等大宗用电的家电设备，则采用放射式供电。
图3-4 低压配电方案
（4）后备供电与应急供电 智能物业中的用电负荷种类繁多，但并非所有的用电负荷都必须在任何情况下保证供电。可以将用电负荷分成保证负荷和非保证负荷。保证负荷包括一级负荷和在非消防停电时仍要求保证的负荷，其余则为非保证负荷或一般负荷。目前智能物业大部分为高层建设，对于高层建筑中的消防设备，如消防水泵、消防电梯、应急照明等，按国家《高层民用建筑设计防火规范》中规定，一类建筑为一级负荷，二类建筑为二级负荷。高层建筑中许多部位的负荷为一级负荷，如银行证券大楼业务用的大型计算机、主机及大量工作站、微机以及保安用的监控设备、大楼设备管理用的智能型设备及一些重要部分的照明等设备的供电负荷均为一级负荷。根据变电所设计规范，一级负荷要求由两路电源供电，二级负荷当条件许可时可由两路电源供电，特别是属于消防用的二级负荷，按规定也应由两路电源供电。因此，智能物业对供电的可靠性要求较高，一般都要求两路电源供电。