朱 瑩

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，長(zhǎng)沙410012）

0 引言

配電級(jí)數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性至關(guān)重要，配電層級(jí)越多，管理難度越大，且增加故障隱患點(diǎn)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 民用建筑類型種類繁多，不同類型、體量的建筑復(fù)雜多樣，對(duì)系統(tǒng)的安全性、靈活性提出了更高的要求，配電級(jí)數(shù)關(guān)乎著整個(gè)配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及靈活性。而如果要在民用建筑中滿足所有負(fù)荷不多于三級(jí)配電的需求，在實(shí)際工作中難以實(shí)現(xiàn)，即便有時(shí)能實(shí)現(xiàn)也會(huì)造成配電系統(tǒng)的浪費(fèi)，甚至可能會(huì)違反其他相關(guān)規(guī)范條款。 因此，如何準(zhǔn)確確定配電級(jí)數(shù)，在民用建筑配電系統(tǒng)中顯得尤其重要。

筆者在設(shè)計(jì)工作中曾遇到如何計(jì)算配電級(jí)數(shù)、應(yīng)該從哪里開(kāi)始計(jì)算且應(yīng)算至哪里終止等類似問(wèn)題，問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)集中在對(duì)配電級(jí)數(shù)中第一級(jí)配電位置的確定、配電級(jí)數(shù)應(yīng)算至哪里截止以及對(duì)終端設(shè)備的定義這三點(diǎn)上。 這些問(wèn)題對(duì)配電級(jí)數(shù)的確定起著關(guān)鍵作用，筆者結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合一些常見(jiàn)負(fù)荷的配電系統(tǒng)組成以及行業(yè)內(nèi)通用做法，得出相關(guān)結(jié)論，供各位同行參考。

1 配電級(jí)數(shù)計(jì)算的前提條件

《供配電規(guī)范》第4.0.6 條規(guī)定：同一電壓等級(jí)的配電級(jí)數(shù)高壓不宜多于兩級(jí)，低壓不宜多于三級(jí)。 條文給出限制配電級(jí)數(shù)計(jì)算的前提條件為同一電壓等級(jí)，故計(jì)算配電級(jí)數(shù)時(shí)應(yīng)劃定一個(gè)范圍，而不是無(wú)邊界的進(jìn)行計(jì)算。

圖1 為某住宅消防配電豎向干線系統(tǒng)圖，其中1ALE、3ALE、16ALE 均代表集中控制型集中電源型疏散照明及指示系統(tǒng)的集中電源。 在施工圖審查過(guò)程中，審圖專家提出集中電源至疏散照明燈具這一段應(yīng)算為一級(jí)配電，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)與前端配電級(jí)數(shù)進(jìn)行累計(jì)，從而導(dǎo)致應(yīng)急照明系統(tǒng)的配電級(jí)數(shù)大于三級(jí)。 從圖1 可知，假設(shè)忽略同一電壓等級(jí)這個(gè)前提條件，第一級(jí)配電為變配電所內(nèi)的低壓配電屏，第二級(jí)配電為1APZ3 和1APZ4，第三級(jí)配電為2ATE，1ALE、3ALE、16ALE 至燈具則為第四級(jí)配電，故可以得出應(yīng)急照明系統(tǒng)配電級(jí)數(shù)超過(guò)三級(jí)的結(jié)論；而如果注意到集中電源的輸出電壓是DC36V，不符合同一電壓等級(jí)的這個(gè)前提條件，則可以認(rèn)為配電級(jí)數(shù)沒(méi)有大于三級(jí)。 可以看出在不同的前置條件下，可得出完全相反的兩個(gè)結(jié)論。

圖1 某住宅消防配電豎向干線系統(tǒng)圖

圖2 為制造商按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 51309－2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》提供的疏散照明系統(tǒng)集中電源的內(nèi)部框圖。 從圖2 可知，其內(nèi)部設(shè)置有變壓、整流電路，輸入電壓為AC220V，輸出電源為DC24V／36V。 由于在集中電源內(nèi)部進(jìn)行了整流和變壓，可以將集中電源的輸出側(cè)看做是一套獨(dú)立的特低壓配電系統(tǒng)，集中電源內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源可以被認(rèn)為是這個(gè)特低壓配電系統(tǒng)的電源起始點(diǎn)，類似于在民建中常見(jiàn)的10／0.4kV 變壓器。 集中電源至末端的燈具應(yīng)看成是另一電壓等級(jí)下的配電系統(tǒng)，此電壓等級(jí)下的配電級(jí)數(shù)應(yīng)另外計(jì)算，不應(yīng)與集中電源前端的AC220V 下的配電級(jí)數(shù)進(jìn)行累加。

圖2 集中電源內(nèi)部框圖

2 第一級(jí)配電位置的確定

配電級(jí)數(shù)是電能經(jīng)過(guò)分配的次數(shù)，有幾次分配就有幾級(jí)配電。 對(duì)于配電裝置，其進(jìn)線開(kāi)關(guān)與配出開(kāi)關(guān)（數(shù)量≥2）合起來(lái)算一級(jí)配電。 由此可見(jiàn)，低壓配電級(jí)數(shù)的確定可以簡(jiǎn)單理解為：在配電路徑上，由變壓器低壓端子開(kāi)始至終端用電設(shè)備之間含有幾個(gè)配電裝置，即為幾級(jí)配電。

《民規(guī)》第7.1.4 條規(guī)定：變壓器二次側(cè)至用電設(shè)備之間的低壓配電級(jí)數(shù)不宜超過(guò)三級(jí)。 條文明確了配電級(jí)數(shù)是從變壓器的二次側(cè)開(kāi)始計(jì)算，由于變壓器的二次側(cè)輸出電能在低壓配電屏內(nèi)進(jìn)行了一次分配，可認(rèn)為低壓配電屏即為第一級(jí)配電。

《供配電規(guī)范》第4.0.6 條規(guī)定：同一電壓等級(jí)的配電級(jí)數(shù)高壓不宜多于兩級(jí)，低壓不宜多于三級(jí)。 盡管條文并未直接給出計(jì)算配電級(jí)數(shù)的起始點(diǎn)，但條文解釋卻給出了配電級(jí)數(shù)算法的示例：“從380V 變配電所低壓配電屏至配電室分配電屏為第一級(jí)；分配電屏至動(dòng)力配電箱為第二級(jí)；動(dòng)力配電箱至終端用電設(shè)備為第三級(jí)”。 從條文解釋的文字描述來(lái)看，假設(shè)380V 變配電所低壓配電屏為A 點(diǎn)，配電室分配電屏為B 點(diǎn)，“380V 變配電所低壓配電屏至配電室分配電屏為第一級(jí)”可簡(jiǎn)化為“A 點(diǎn)至B點(diǎn)為第一級(jí)”配電。 但從A 點(diǎn)到B 點(diǎn)只有一條電流路徑，這條路徑上沒(méi)有電能分配，不能將這條電流路徑看作是一級(jí)配電，故只能認(rèn)為條文的原意是在A 點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)行了一次電能分配，分配后的部分電能沿著這條路徑到達(dá)了B 點(diǎn)，故第一級(jí)配電還是在A點(diǎn)，即380V 變配電所低壓配電屏內(nèi)發(fā)生的。

綜上，盡管這兩本規(guī)范對(duì)配電級(jí)數(shù)起始位置的表達(dá)上存在差異，但通過(guò)對(duì)相關(guān)條文及其條文解釋的分析可知，上述兩本規(guī)范對(duì)第一級(jí)配電位置的界定是一致的，即民用建筑中變配電所內(nèi)低壓配電屏為低壓配電系統(tǒng)中第一級(jí)配電位置所在。

3 終端用電設(shè)備的界定

影響配電級(jí)數(shù)計(jì)算的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是終端設(shè)備。 民用建筑中存在諸如卷簾門、潛污泵、穩(wěn)壓泵、電動(dòng)擋煙垂壁、變頻泵、空調(diào)主機(jī)、新風(fēng)機(jī)等這類自帶控制箱的負(fù)載，但規(guī)范并未對(duì)終端設(shè)備作出定義，故有些同行認(rèn)為設(shè)備自帶控制箱至設(shè)備電機(jī)之間也應(yīng)算為一級(jí)配電，也有些同行認(rèn)為由于其控制箱一般都由設(shè)備供應(yīng)商隨設(shè)備整體提供，靠近設(shè)備安裝，甚至有些控制箱和設(shè)備一體安裝、無(wú)法分開(kāi)，故也可將末端電機(jī)與控制箱當(dāng)成一個(gè)整體，認(rèn)為末端控制箱即為終端設(shè)備。 因此在這類設(shè)備的配電級(jí)數(shù)計(jì)算方法上仍存在爭(zhēng)議。

圖3 為民用建筑內(nèi)消防風(fēng)機(jī)及卷簾配電系統(tǒng)框圖。 由于民用建筑中的消防風(fēng)機(jī)比較分散，容量也都較小，設(shè)計(jì)中一般都會(huì)采取將負(fù)載分區(qū)集中配電的措施，如圖3 中1AP1 及2AP1 就承載著相對(duì)集中分配負(fù)荷的功能。 1AP1 及2AP1 配電箱的存在可以避免變配電所低壓配電屏內(nèi)出線回路過(guò)多，導(dǎo)致低壓配電屏數(shù)量增加、配電房面積需增大等諸多問(wèn)題。 由于這種方法可以避免上述問(wèn)題，且可大大增加配電靈活性，因此在民用建筑的配電系統(tǒng)中被大量采用。

圖3 民用建筑內(nèi)消防風(fēng)機(jī)及卷簾配電系統(tǒng)框圖

根據(jù)GB 50016－2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 年版）第10.1.8 條規(guī)定，消防風(fēng)機(jī)其配電應(yīng)在線路的最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置，結(jié)合對(duì)應(yīng)條文解釋可知需在風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置雙電源切換箱。 圖3 中APE 為消防風(fēng)機(jī)配電及控制箱，APE配電箱為第三級(jí)配電，而如果AC 箱（消防卷簾控制箱）至卷簾電機(jī)也算做一級(jí)配電的話，則應(yīng)該是第四級(jí)配電。 那么如需滿足卷簾門電機(jī)不超過(guò)三級(jí)配電的要求，則勢(shì)必要取消1AP1、1AP2 配電箱或從低壓配電屏直接為卷簾門單獨(dú)配電。 假設(shè)以一個(gè)含有8 個(gè)防火分區(qū)的地下室采取取消1AP1、1AP2配電箱配電設(shè)計(jì)為例，一個(gè)防火分區(qū)含兩排一送的消防風(fēng)機(jī)，直接從變配電所低壓配電屏放射式供電至APE 雙電源切換箱，需從變配電所內(nèi)低壓配電屏引出48 條回路。 而以一個(gè)防火分區(qū)設(shè)置一組1AP1／2AP1 箱為例，則僅需從變配電所內(nèi)低壓配電屏引出16 條回路。 實(shí)際工作中根據(jù)負(fù)荷容量和負(fù)荷分布特點(diǎn)，采取2～3 個(gè)防火分區(qū)設(shè)置一個(gè)1AP1／2AP1 箱的情況更是普遍，如此可大大減少低壓配電屏出線數(shù)量。 假設(shè)采取從低壓配電屏直接為卷簾配電，消防風(fēng)機(jī)仍保留1AP1／2AP1 這級(jí)配電的方案，即圖3 中APE 變成由低壓配電屏直接放射式供給消防卷簾專用的雙電源切換箱，為此低壓配電屏需為每個(gè)防火分區(qū)多引出兩條回路。 一個(gè)含有8 個(gè)防火分區(qū)的地下室為滿足消防卷簾不超過(guò)三級(jí)配電的要求就需從低壓配電屏多引出16 條回路。

民用建筑中內(nèi)附變配電所的情況如圖3 所示，實(shí)際還有許多建筑物內(nèi)并無(wú)變配電所，只能依靠室外箱式變電站或者市政公用電網(wǎng)提供電源，根據(jù)《供配電規(guī)范》第7.1.10 條規(guī)定“由建筑物外引入的配電線路，應(yīng)在室內(nèi)分界點(diǎn)便于操作維護(hù)的地方裝設(shè)隔離電器”，假設(shè)圖3 中變配電所改為室外箱式變電站，則1AP1 及2AP1 在此類建筑中是必然存在的，如認(rèn)定消防卷簾控制箱至電動(dòng)機(jī)算一級(jí)配電，則在此類建筑中消防卷簾的配電為第四級(jí)，始終無(wú)法滿足不大于三級(jí)配電的要求。

經(jīng)以上分析可知，只有在計(jì)算配電級(jí)數(shù)時(shí)把設(shè)備自帶控制箱與設(shè)備電機(jī)看成一體化設(shè)備，即將設(shè)備自帶控制箱當(dāng)成終端用電設(shè)備進(jìn)行配電級(jí)數(shù)的計(jì)算，才能滿足民用建筑配電設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。 否則為滿足不超過(guò)三級(jí)配電的要求，將導(dǎo)致變配電所低壓配電屏出線大大增加，造成配電系統(tǒng)浪費(fèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，只有明確計(jì)算配電級(jí)數(shù)時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，才能得出準(zhǔn)確的配電級(jí)數(shù)。 如果對(duì)于起點(diǎn)和終點(diǎn)的判斷原則不一致，則可能在配電級(jí)數(shù)是否大于三級(jí)的問(wèn)題上得出完全相反的結(jié)論。此時(shí)有可能為了滿足配電級(jí)數(shù)的需要采用從變配電所低壓配電屏放射式供電至末端雙電源箱的做法，導(dǎo)致低壓配電屏出線回路增多，使配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)受限、缺乏靈活性，由此可見(jiàn)正確計(jì)算配電級(jí)數(shù)的重要性。

民用建筑低壓配電系統(tǒng)中，低壓配電級(jí)數(shù)不宜超過(guò)三級(jí)，但很多情況難以做到這一點(diǎn)，尤其是建筑物不含變配電所這種情況。 因此并不是所有負(fù)荷均需滿足不超過(guò)三級(jí)配電的要求，故文中的示例均為重要負(fù)荷，這也與《民規(guī)》條文解釋中強(qiáng)調(diào)重要負(fù)荷應(yīng)不超過(guò)三級(jí)配電、非重要負(fù)荷可適當(dāng)增加配電級(jí)數(shù)的宗旨是相符的。

本文旨在提出民用建筑內(nèi)低壓配電系統(tǒng)配電級(jí)數(shù)計(jì)算的三條原則。

（1）將變壓器低壓側(cè)配電屏作為低壓配電系統(tǒng)中的第一級(jí)配電。

（2）在同一電壓等級(jí)下進(jìn)行配電級(jí)數(shù)的累計(jì)。

（3）根據(jù)民用建筑特點(diǎn)，建議將設(shè)備自帶控制箱當(dāng)成終端用電設(shè)備進(jìn)行配電級(jí)數(shù)的計(jì)算。

筆者通過(guò)對(duì)條文的解釋以及對(duì)民用建筑中典型配電系統(tǒng)的案例進(jìn)行分析，分享關(guān)于配電級(jí)數(shù)計(jì)算的一些建議，以供行業(yè)工作參考。