建筑机电设备系统原理与设置要求

高压配电：

高压供电系统是指从高压进线的产权分界点到变压器之间的线路和设备。同时使用多台变压器供电的民用建筑物，通常都采用10kV供电。为了提高供电可靠性，建筑物一般都采用双路供电的方式，即电源从两个变电站或者从一个变电站的两个变压器下分别引入。电缆从中心变电站进入建筑物以后，首先进入高压配电室（也称电缆π接室），然后连接到建筑物内变电室的高压柜上。

高压开闭所：指用于接受电力并分配电力的供配电设施，高压电网中称为开关站。中压电网中的开闭所一般用于10kV电力的接受与分配。设有中压配电进出线、对功率进行再分配的配电装置。相当于变电站母线的延伸，可用于解决变电站进出线间隔有限或进出线走廊受限，并在区域中起到电源支撑的作用。中压开关站必要时可与配电室合建。

开闭所一般两进多出（常用4~6出），只是根据不同的要求，进出可以设置断路器、负荷开关。

高压配电设备组成：主要由高压进线隔离柜、高压进线柜、计量柜、变压器柜、母线隔离柜、联络柜、互投柜、PT（电压互感器）柜、直流屏、电流互感器、防雷设备（避雷器）、接地刀闸、高压母线、变压器、继电保护装置等组成；变电设备主要由不同电压等级及不同容量的电力变压器组成。

高压进线柜作用：

内置高压断路器（或称高压开关），是变配电室主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，以防止扩大事故范围。

直流屏作用：

1.可以在交流电源正常的情况下给蓄电池组事先充满电，当交流电源停电时，由蓄电池馈电，仍能保证断路器的操作、控制、保护和监视用电。

2.直流电源柜可以不用考虑三相平衡问题。

变压器分类：

1、按相数分：

1）单相变压器：

单相变压器即一次绕组和二次绕组均为单相绕组的变压器；

单极性开关电源，指输出为单极性，也就是只有正极、负极输出，相对于双极性开关电源说的，双极性开关电源有三条输出，分为正电源、负电源、地线。

2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。随着变压器行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用上变压器，越来越多的企业进入了变压器行业，变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

三相变压器工作原理：变压器的基本工作原理是电磁感应原理。当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中引起感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是输出电能。

2、按冷却方式分：

1）干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却，多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。

干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头、机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。干式变压器主要分为开启式、封闭式、浇注式三种形式。

2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将10（6）kV或35kV网络电压降至用户使用的230/400V母线电压。此类产品适用于交流50（60）Hz，三相最大额定容量2500kVA（单相最大额定容量833kVA，一般不推荐使用单相变压器），可在户内（外）使用，容量在315kVA 及以下时可安装在杆上，环境温度不高于40℃，不低于-25℃，最高日平均温度30℃，最高年平均温度20℃，相对湿度不超过90%（环境温度25℃），海拔高度不超过1000m。

3、按用途分：

1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。

2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。

4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

4、按绕组形式分：

1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

5、按铁芯形式分：

1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。

2）非晶合金变压器：非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料，空载电流下降约80%，是节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低地方。

3）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

低压配电室设施及管理：

低压配电概述：低压配电系统由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成。

高低压配电室中有关规定如下：

高低压配电室设有通风系统，干式变压器有超温报警器和风机散热装置。

高低压配电室、变压器房、发电机房地坪应高于周边排水位，正上方及周围没有浸水、渗水、滴漏可能，没有给水、排水管道穿行。

配电室防止靠近危险设备（如配电柜前、变压器隔离栏周围）的警戒线应用宽度约10cm的黄色地砖磡设，免除后期维护。需要站人操作的位置，应在黄色警戒线内铺上绝缘垫。

配电室内应配置维修专业工具，配电室应配置配电系统模拟盘。

变压器顶端不安装照明灯具，变压器单独在房间安装的，有门且可上锁，并具备自动控制的通风散热设备。

配电室内商业用电建议与居民用照明电分路控制（方便停电检修，因商业与住宅检修时间不同）。

变压器与配电柜安装在一个房间的要有安全隔离防护栏。

供电局远程限电器报警信号应连接到监控中心，如果变压器离监控中心较远，可安装户外蜂鸣器。

有下列情况之一时，变压器室的门应为防火门：

（1）变压器室附近有易燃物品堆积的场所。

（2）变压器室下面有地下室。

（3）变压器室位于民用主体建筑物内。

配变电所中消防设施的设置：一类建筑的配变电所宜设火灾自动报警及固定式灭火装置；二类建筑的配变电所可设火灾自动报警及手提式灭火装置。

当配电装置室设在楼上时，应设吊装设备的吊装孔或吊装平台。吊装平台、门或吊装孔的尺寸，应能满足吊装最大设备的需要，吊钩与吊装孔的垂直距离应满足吊装最高设备的需要。

高压配电室和电容器室，宜设不能开启的自然采光窗，窗户下沿距室外地面高度不宜小于1.80m。临街的一面不宜开窗。

变压器室、配电装置室、电容器室的门应向外开，并装有弹簧锁。装有电气设备的相邻房间之间有门时，此门应能双向开启或向低压方向开启。

配变电所各房间经常开启的门窗，不应直通相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的建筑。

当变压器室、电容器室采用机械通风且周围环境污秽时，宜加空气过滤器。

变压器室、配电装置室、电容器室等应有防止雨、雪和小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入屋内的措施。

配电装置室、电容器室和各辅助房间的内墙表面均应抹灰刷白。配电装置室、变压器室、电容器室的顶棚及变压器室的内墙面应刷白。地（楼）面宜采用高标号水泥抹面压光或用水磨石地面。

长度大于8m的配电装置室应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。若两个出口之间的距离超过60m时，尚应增加出口。

楼上、楼下均为配电装置室时，位于楼上的配电装置室至少应设一个出口通向室外的平台或通道。

配变电所的电缆沟和电缆室，应采取防水、排水措施。当配变电所设置在地下室时，其进出地下室的电缆口必须采取有效的防水措施。

变压器室宜采用自然通风，夏季的排风温度不宜高于45℃，进风和排风的温差不宜大于15℃。

电容器室应有良好的自然通风，通风量应根据电容器温度类别按夏季排风温度不超过电容器所允许的最高环境空气温度计算。当自然通风不满足排热要求时，可采用自然进风和机械排风方式。

在采暖地区，控制室（值班室）应采暖，采暖计算温度为18℃。在特别严寒地区的配电装置室装有电度表时应设采暖。采暖计算温度为5℃。

控制室和配电装置室内的采暖装置，宜采用钢管焊接，且不应有法兰、螺纹接头和阀门等。

干式变压器室、配电装置室、控制室、电容器室当设置在地下层时，在高潮湿场所，宜设置吸湿机或在装置内加装去湿电加热器，在地下室内并应有排水设施。

高低压系统图：

系统图底板尺寸长×宽为1600mm×1000mm。

底板材质建议选用塑料板或有机玻璃，用喷画纸彩喷绘后再粘贴在底板上，条件受限时底板也可选用泡沫板，边框采用塑料。边框底色为浅黄色。

题目字体为宋体72号，颜色为黑色。

小标题字体为宋体36号，颜色为黑色。

生活用水管线图用绿色，消防用水管线图用红色，其余建筑部分示意图用黑色表示。

高低压配电室必备：

配电室门：

配电室是带有高低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，根据（民用建筑电气设计规范规定）配电室的门应为防火门。配电室位于高层主体建筑内，通向其他相邻的门应为甲级防火门，通向过道的门应为乙级防火门，配电室位于地下层时，通向相邻房间或过道的门应为甲级防火门。

1.配电室防火门应向外开。

2.配电室门平时要上锁并有专人保管钥匙。

3.配电室编号。

4.配电室门标识标牌。

配电室灭火器：

3.所有设备机房地面应平坦、干燥、防滑，墙面应平整、干燥。地面、墙面整洁，无积尘、无油污、无杂物。

配电室标准：

1、地面平坦、干燥、防滑、干净；

2、地面不返砂，标杆机房地面、踢脚必须贴地砖；

3、墙面刷白。

指示灯正常，运行状态牌位置规范设备干净、光亮，无锈蚀、无污渍。

配电房、水泵房、电梯机房等机房照明应选用三防灯具：

特点：

1、防眩功能：透明件选用先进的照明光学原理优化设计,光线均匀、柔和,无眩光、无重影,有效避免施工作业人员产生不适和疲劳感。

2、光效节能：选用的气体放电光源，光效高、寿命长,寿命可高达30000小时；功率因数大于0.9，发光效率高，透光性好。

3、防震功能：多道防震结构和一体化设计，确保其在高频、多频振动环境中长期安全工作。

4、适用环境：采用高强度合金外壳，进行特殊的表面喷涂和密封处理，可在高温潮湿和各种腐蚀性等恶劣环境下长期使用。

5、安装方式：座式、吸顶式和吊顶式等多种安装方式，适应不同工作现场的照明需要。电子、机械双重保护，开盖后自动切断电源,增加了使用和维护的安全性、稳定、可靠性。

电缆桥架、电缆安装标准：

设备房制度牌标准：

设备房建设标准（安全用电标示）：

配电室接地做法：

槽钢做法：

槽钢沿配电柜基础与接地干线相连不少于2点接地；

槽钢下焊接40*4长度50mm，圆角r=3mm，向下倾斜30°预制件，与柜体接地；

焊接标准：扁钢与扁钢焊接为扁钢宽度3倍，不少于3面施焊，焊后打磨平整，两遍防锈，两遍银粉；

配电柜基础下扁钢预留2个M10*30螺丝，并配备双螺母，放松平、弹垫；

二次供水泵房：

二次供水设备工作原理：

1、微机设定给水泵工作压力，即用户用水压力。生活给水时，设备运行在低压变频状态，由变频器时刻监控管网压力，对反馈值和设定值进行运算和比较计算。若管网压力高于用户所需压力（设定压力）则自动减少输出频率，从而使水泵转速减少，出水量减少。若管网压力低于用户所需压力（设定压力）则自动增加输出频率，从而使水泵转速增加，出水量增加，当一台水泵运行满足不了用户需要时，其它水泵自动投入运行以保证用户的使用压力。

2、当自来水管网的压力升高达到用户使用压力时候，变频器经过一段延时后便降低转速直到停机，只有当压力降到某一设定压力值时，变频器才能重新开始工作。变频泵组的工作只是满足用户的水压力与管网压力之差，大大节约了电能。

3、当流量调节器内压力低于一个大气压时，安装在流量调节器顶的负压抑制器自动打开，使气体进入流量调节气内，消除负压。当流量调节器内压力升高时，又可以将多余的气体排出流量调节器外，使流量调节器内蓄满水，以备下次用水高峰期时使用。当流量调节器内蓄满水后，安装在流量调节器顶的负压抑制器自动关闭，防止溢流。

二次供水使用范围：

1、适用于任何自来水压力不足地区的加压给水；

2、已建好的水池，可以采用无负压直接式变频供水设备与水池共用的给水方式，进一步节能；

3、自来水厂的大型给水中间加压泵站；

4、低层自来水压力不能满足要求的消防用水；

5、改造原有的气压给水设备，可以充分利用原有的气压罐；

6、新建住宅小区、写字楼、综合楼的生活用水；

7、各种循环水系统；

8、工矿企业的生产、生活用水等。

重力供水：将水抽到水塔，再由水塔借重力重力供水

水泵由液位控制。

变频供水：水源→水箱→二次供水设备→用户。

二次供水原理图：

二次供水组成：

1.水泵房防火门应向外开；

2.水泵房门平时要上锁并有专人保管钥匙；

3.水泵房编号；

4.水泵房门标识标牌。

（一）水池（箱）：

1 当水箱选用不锈钢材料时，焊接材料应与水箱材质相匹配，焊缝应进行抗氧化处理。

2 水池（箱）宜独立设置，且结构合理、内壁光洁、内拉筋无毛刺、不渗漏。

3 水池（箱）距污染源、污染物距离应符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015的规定。

4 水池（箱）应设置在维护方便、通风良好、不结冰的房间内。室外设置的水池（箱）及管道应有防冻、隔热措施。

（二）消毒设施：

1 二次供水设施的水池（箱）应设置消毒设备。

2 消毒设备可选择臭氧发生器、紫外线消毒器和水箱自洁消毒器等，其设计、安装和使用应符合国家现行有关标准的规定。

3 臭氧发生器应设置尾气消除装置。

4 紫外线消毒器应具备对紫外线照射强度的在线检测，并宜有自动清洗功能。

5 水箱自洁消毒器宜外置。

根据目前消毒设备的使用情况，以上三种设备使用安全、消毒效果好；随着消毒技术发展，将会出现新的安全可靠的消毒设备。

气压罐：

压力罐主要由气门盖、充气口、气囊、碳钢罐体、法兰盘组成，当其连接到水系统上时，主要起一个蓄能器的作用，当系统水压力大于膨胀罐碳钢罐体于气囊之间的氮气压力时，系统水会在系统压力的作用下挤入膨胀罐气囊内，这样一是会压缩罐体于气囊之间的氮气，使其体积减小，压力增大；二是会增加系统整个水的容纳空间，使系统压力减小，直到系统水的压力和罐体于气囊之间的氮气压力达到新的平衡才停止进水。当系统水压力小于膨胀罐内气体压力时，气囊内的水会在罐体于气囊之间的氮气的压力作用下挤出，补回到系统，系统水容积减小压力上升，罐体于气囊之间的氮气体积增大压力下降，直到两者达到新的平衡，水停止从气囊挤压回系统，压力罐起到调节系统压力波动的作用。

（三）水泵

（1）低噪声、节能、维修方便；

（2）采用变频调速控制时，水泵额定转速时工作点应位于水泵高效区末端；

（3）用水量变化较大的用户，宜采用多台水泵组合供水；因二次供水使用的水泵规格一般都较小，且泵房规模都受限制，采用多台水泵组成的成套机组，可使设施更紧凑，节省泵房空间。

（4）应设置备用水泵，备用泵的供水能力不应小于最大一台运行水泵的供水能力。适用于变频调速供水。备用泵可设定为故障自投和轮换互投。

（5）电机额定功率在11kW以下水泵，宜采用成套水泵机组。水泵机组应采取减振措施。

（6）每台水泵出水管上应装压力表、止回阀和阀门，必要时应设水锤消除装置。装压力表、止回阀和阀门是为了便于检查每台水泵的运行状况和故障时检修；防水锤措施可以使用微阻缓闭止回阀等。

（7）每台水泵宜设置单独吸水管，避免水泵相互间的吸水干扰。水泵吸水口处变径宜采用偏心管件，水泵出水口处变径应采用同心管件。是为了改善水泵进、出水管的水力条件。

（8）水泵应采用自灌式吸水，因条件所限不能自灌吸水时应采取可靠的引水措施。非自灌吸水的水泵要实现自动控制比较困难，整个系统的供水安全性得不到保证，所以不宜采用。

（四）变频柜

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（将工作频率固定不变的交流电变为直流）、逆变（由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波）、控制器（按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的和电网电压频率完全不同的交流电，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，可以再不改变电压的情况下调整频率，也可以在频率不改变的情况下改变电压，根据负载需要调整转速，价格虽贵但性能良好，结构复杂但使用简单，是现代控制异步交流电动机启动运行最优秀的设备。

消防泵房：

凡担负消防供水任务的水泵房均称为消防水泵房。消防水泵房，按作用分为取水泵房、送水泵房和加压泵房；按使用目的分为生活、生产、消防合用泵房(如水厂内)，生产、消防合用泵房(如工业企业内部)，生活、消防合用泵房(如民用建筑物内)、独立的消防水泵房(如油罐区)。

组成：消防水箱、消防泵、湿式报警阀（湿式报警阀是一种只允许水单向流入喷水系统并在规定流量下报警的一种单向阀）水泵接合器、喷淋头、室内（室外）消火栓、水流指示器、信号阀、所谓消防信号反馈，（一是指阀门的启闭状态反馈到消防主机，如信号阀的开关、风阀的启闭、水流指示器和压力开关的动作；二是指消防设备的开启，如消防泵启动、防排烟风机启动、气体灭火装置的喷射；三是指警报装置的报警，如探测器、手报等）的报警镀锌管及管件消防电主要有消防报警系列: 消防报警系统，（又称火灾自动报警系统，它是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成的，它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。）

应急疏散、管道管件、喷头等；防排烟系统、防火门、防火卷帘、防火窗、手动报警按钮、声光报警器输出控制设备组成消防报警系统。

消防泵房内的设备分为两套系统：

第一套是消火栓系统。包括二台主泵、稳压系统、控制柜，通过管道给楼宇车库内所有消防箱的灭火用水。管道内正常压力有稳压系统控制在0.4-0.5MPa压力之间。第二套是喷淋系统。包括二台主泵、稳压系统、控制柜、通过各区域管道向整个喷淋管网供水。管道内正常压力有稳压系统控制在0.8-0.9MPa之间。

消防水泵是整个建筑消防设施中最重要的动力来源，是整个消防供水设施的心脏，在灭火过程中，从消防水源取水到将水输送到灭火设备处，都要依靠消防水泵来完成。消防泵房是安装水泵与动力设备及其他附属设备的场所，在设备选型、管道与阀门布置、泵房建筑等各方面都要满足一定的要求。

消火栓系统原理图：

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本文来源于互联网，作者：张威。暖通南社整理编辑。