引言

随着国家的快速发展，建筑电气工程的完善和创新也日新月异，而供配电系统的合理设计，在电气工程中就显得至关重要。供配电系统包含内容众多，难点及要点又随着经济的高速发展而不断升级，这就需要设计人员不断学习，时刻提升自身的专业技术水平，进而准确且高效的完成供配电系统的设计工作。本文对目前关于在供配电系统设计中遇到的问题、以及相关规范规定的要点难点进行探究和解析。

1. 《供配电系统设计规范》GB50052-2009所指的“双重电源”的标准是什么？

答：根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第2.0.2条，双重电源是指一个负荷的电源是由两个电路供电的，这两个电路就安全供电而言被认为是相互独立的。

《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.2条规定，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源不应同时损坏。

因地区大电力网在主网电压上部是并网的，用电部门无论从电网取几回电源进线，也无法得到严格意义上的两个独立电源。所以这里指的双重电源可以是分别来自不同电网的电源，或者来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱，或者来自同一个电网但其间的电气距离较远，一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时，另一个电源仍能不中断供电，这样的电源都可视为双重电源。双重电源可一用一备（尚应满足一级负荷允许的切换时间），亦可同时工作，各供一部分负荷。

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版）的规定，结合目前我国经济和技术条件、不同地区的供电状况以及消防用电设备的具体情况，具备下列条件之一的，可视作向一级负荷供电的双重电源：

（1）电源来自两个不同发电厂；

（2）电源来自两个区域变电站（电压一般在35kV及以上）；

（3）电源来自一个区域变电站，另一个设置自备发电设备。

     建筑的电源分正常电源和备用电源两种。正常电源一般是直接取自城市输电网。当城市有两路高压（10kV级）供电时，其中一路可作为备用电源；当城市只有一路供电时，可采用自备柴油发电机作为备用电源。国外一般使用自备发电机设备和蓄电池作消防备用电源。

     此外，在实际的民用建筑工程设计中，电源来自两个不同发电厂的情况很难遇到，因为国内各地区的各大发电厂基本上都是接入本地区的公共电网的，一般不会由各自的发电厂直接送到民用建筑用户。

2. 满足一级负荷电源的明确要求是什么？是否有电压等级要求？

答：一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用双重高压电源。一级负荷容量不大时，可采用从电力系统取得的第二低压电源，第二电源也可以采用柴油发电机组。

一级负荷的电源无电压等级的要求。

同一区域变电站（电压一般在35kV及以上）上两段不同的母线（前提是这两段不同母线前段变压器的高压侧电源需来自不同的上一级降压站）可视作向一级负荷供电的双重电源。

3. 当柴油发电机组作为一级负荷的双重电源之一时，EPS或UPS是否可视为增设的应急电源？

答：根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.3条，一级负荷中特别重要的负荷供电除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，可见当柴油发电机组作为一级负荷的双重电源之一时，一级负荷中特别重要的负荷尚需另设置应急电源。

根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.4条，独立于正常电源的发电机组、供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池、干电池均可作为应急电源。应急电源应是与电网在电气上独立的各式电源，例如：蓄电池、柴油发电机等。供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路即是指保证两个供电线路不大可能同时中断供电的线路。正常与电网并联运行的自备电站不宜作为应急电源使用。

根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.5条及其条文说明，允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置；应急电源类型的选择，应根据特别重要负荷的容量、允许中断供电的时间，以及要求的电源为交流或直流等条件来进行。由于蓄电池装置供电稳定、可靠、无切换时间、投资较少，故凡允许停电时间为毫秒级，且容量不大的特别重要负荷，可采用直流电源者，应由蓄电池装置作为应急电源。若特别重要负荷要求交流电源供电，允许停电时间为毫秒级，且容量不大，可采用静止型不间断供电装置UPS。对于电动机负荷特别是像消防水泵等容量较大的电动机负荷，应注意不宜采用大容量EPS供电。

根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.6条，应急电源的供电时间，应按生产技术上要求的允许停车过程时间或各类民用建筑中消防等重要负荷的连续供电时间确定。

由上述规定可知EPS或UPS可视为增设的应急电源，但需要在供电容量、供电时间、切换时间三方面同时满足规范要求。

4. 三极开关与四极开关如何区别选用？

答：四极开关的选用，应符合下列规定：

（1）保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带电导体，且不得使这些电源并联。

（2）TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关，应采用切断相导体和中性导体的四极开关。

（3）有中性导体的IT系统与TT系统或TN系统之间的电源转换开关应采用四极开关。

（4）正常供电电源与备用发电机电源系统之间，其电源转换开关应采用四极开关。

（5）TT系统的电源进线开关应选用四极开关。

（6）IT系统中当有中性导体时应采用四极开关。

（7）在带有接地故障保护（GFP）功能断路器可选用四极开关。

（8）当选用剩余电流动作保护电器时，除在TN-S系统中，中性导体为可靠的地电位时可不断开外，应采用能断开所保护回路所有带电导体的保护电器。

（9）每套住宅的电源总开关应采用能同时断开相线和中性线的开关电器。

     除上述规定外，如无特殊要求，原则上应采用三极开关。

     必须指出，四极开关应慎用。特别是在常用的TN-C-S、TN-S系统内可不必为电气维修安全选用四极开关。因为IEC标准和我国电气规范都规定了在建筑物内设置总等电位联结的要求，一些未做总等电位联结的老建筑物因金属结构、管道等相互之间的自然接触，也具有一定的等电位联结作用。相反，采用四极开关可能会因中性线触头和接线端子接触不良而增加切断中性线的危险，发生烧坏设备事故，降低供电系统的可靠性。

5. 《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.9条中“备用电源的负荷严禁接入应急供电系统”如何理解？要从发电机组开始就分开吗？

答：备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。

备用电源是当正常电源断电时，由于非安全原因来维持电气装置或其某些部分所需的电源。

应急电源，又称安全设施电源，是用作应急供电系统组成部分的电源。

应急供电系统，又称安全设施供电系统，是用来维持电气设备和电气装置运行的供电系统，主要是为了人体和家畜的健康和安全以及避免对环境或其他设备造成损失。

在民用建筑中，如果备用电源和应急电源全部各设置一套（例如各设一套柴油发电机组），增加了很多不必要的投资，而且多年来全国各地民用建筑工程项目的电气设计中大部分未采用备用电源和应急电源全部各设置一套柴油发电机组的做法，也未因此出现安全问题。

目前经行业专题研讨达成共识的做法是：在民用建筑中，备用电源和应急电源的电源部分可以共用（例如共用一台柴油发电机），但电源以后的供配电系统要严格分开，即应急系统和备用系统要严格分开。例如：从共用的一台柴油发电机处就应分别配出至应急电源和备用电源。

在民用建筑的供配电系统中，经常遇到市电停电而又未发生火灾的情况，此时如果该建筑所配置的柴油发电机组不能向其需要重点保障的非消防负荷供电显然是不尽合理的。柴油发电机组可以在确保向消防负荷供电的前提下，提供向该建筑内需要重点保障的非消防负荷供电的条件，当火灾发生时应迅速切除非消防负荷，及时向消防负荷供电。

此外，民用建筑中国家级会堂、广播电视台、特甲等剧场、特级体育场馆及其他建筑的照明、工艺和计算机系统用电为一级负荷中的特别重要负荷，可采用两路电源加UPS的方式供电，这里的UPS是专为上述特别重要负荷增设的应急电源，UPS与一级负荷中的特别重要负荷自成体系成为专设应急供电系统，严禁其他负荷（包括备用电源负荷）接入应急供电系统。

6. 电力系统发生短路故障的原因有哪些？短路有哪些不良后果？

答：（1）短路的原因：

1）接线错误；

2）雷击或高电位侵入、绝缘老化或外界机械损伤导致绝缘损坏；

3）误动作；

4）鸟兽害、植物害。

（2）短路的后果：

1）短路电流Ik的热效应。产生高温，使设备过热、绝缘受损甚至烧坏设备；

2）短路电流Ik电动力效应。产生很大的电动（机械）力，使设备变形、扭曲以至完全被破坏；

3）短路电流的电压降。造成短路点附近电压骤降，使电机停转、灯光变暗、严重影响电气设备的正常工作；

4）短路点处可能产生电弧，灼伤操作人员、设备或引发火灾等；

5）短路严重时，还会危及电力系统的稳定运行，如使并列运行的发电机组失去同步而解列；

6）短路电流Ik的磁场效应。不对称短路产生不对称的磁场，对其附近的通信系统和可控硅触发系统产生干扰；

7）短路时造成停电事故。当相线与中性线（N）之间短路时，将造成后面线路所有接零保护失效，使危险电位蔓延，殃及其他接零保护设备。

结语

总结来说，供配电系统的知识点及难点很多，上述六个问题在平时的供配电系统设计工作中较为常见，本文予以探究学习和解析。除此之外，随着科学技术的不断发展进步，电气工程的技术水平也不断提高，而作为电气工程至关重要的一个环节--供配电系统，也就显得格外重要，这就需要广大电气行业的工程师们不断提升自我，完备自身，不能把目光仅仅停留在本文所述的六个问题上，要更全面更多元化的学习掌握供配电系统乃至整个电气行业所涉及的专业知识，推动电气行业快速、稳定、健康的发展，进而全面提升工程建设水平。

参考文献：

[1]《供配电系统设计规范》GB50052-2009.

[2]《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版）.

[3]王厚余编著.建筑电气装置600问[M].北京：中国电力出版社，2013.6

[4]李蔚编著.建筑电气设计常见及疑难问题解析[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.11

[5]史新主编.建筑电气设计常见问题解析[M].北京：机械工业出版社，2014.5

[6]龙莉莉，肖铁岩，郭耀珠编著.建筑供配电问答实录[M].北京：机械工业出版社，2008.1