关于民用建筑中低压配电级数的探讨

朱 莹

（湖南省建筑设计院有限公司，长沙410012）

0 引言

配电级数对供配电系统的安全性、稳定性至关重要，配电层级越多，管理难度越大，且增加故障隐患点，影响系统的稳定性。 民用建筑类型种类繁多，不同类型、体量的建筑复杂多样，对系统的安全性、灵活性提出了更高的要求，配电级数关乎着整个配电系统的安全性、稳定性、经济性以及灵活性。而如果要在民用建筑中满足所有负荷不多于三级配电的需求，在实际工作中难以实现，即便有时能实现也会造成配电系统的浪费，甚至可能会违反其他相关规范条款。 因此，如何准确确定配电级数，在民用建筑配电系统中显得尤其重要。

笔者在设计工作中曾遇到如何计算配电级数、应该从哪里开始计算且应算至哪里终止等类似问题，问题的关键点集中在对配电级数中第一级配电位置的确定、配电级数应算至哪里截止以及对终端设备的定义这三点上。 这些问题对配电级数的确定起着关键作用，笔者结合实际经验，并结合一些常见负荷的配电系统组成以及行业内通用做法，得出相关结论，供各位同行参考。

1 配电级数计算的前提条件

《供配电规范》第4.0.6 条规定：同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级，低压不宜多于三级。 条文给出限制配电级数计算的前提条件为同一电压等级，故计算配电级数时应划定一个范围，而不是无边界的进行计算。

图1 为某住宅消防配电竖向干线系统图，其中1ALE、3ALE、16ALE 均代表集中控制型集中电源型疏散照明及指示系统的集中电源。 在施工图审查过程中，审图专家提出集中电源至疏散照明灯具这一段应算为一级配电，并强调应与前端配电级数进行累计，从而导致应急照明系统的配电级数大于三级。 从图1 可知，假设忽略同一电压等级这个前提条件，第一级配电为变配电所内的低压配电屏，第二级配电为1APZ3 和1APZ4，第三级配电为2ATE，1ALE、3ALE、16ALE 至灯具则为第四级配电，故可以得出应急照明系统配电级数超过三级的结论；而如果注意到集中电源的输出电压是DC36V，不符合同一电压等级的这个前提条件，则可以认为配电级数没有大于三级。 可以看出在不同的前置条件下，可得出完全相反的两个结论。

图1 某住宅消防配电竖向干线系统图

图2 为制造商按现行标准GB 51309－2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》提供的疏散照明系统集中电源的内部框图。 从图2 可知，其内部设置有变压、整流电路，输入电压为AC220V，输出电源为DC24V／36V。 由于在集中电源内部进行了整流和变压，可以将集中电源的输出侧看做是一套独立的特低压配电系统，集中电源内部的开关电源可以被认为是这个特低压配电系统的电源起始点，类似于在民建中常见的10／0.4kV 变压器。 集中电源至末端的灯具应看成是另一电压等级下的配电系统，此电压等级下的配电级数应另外计算，不应与集中电源前端的AC220V 下的配电级数进行累加。

图2 集中电源内部框图

2 第一级配电位置的确定

配电级数是电能经过分配的次数，有几次分配就有几级配电。 对于配电装置，其进线开关与配出开关（数量≥2）合起来算一级配电。 由此可见，低压配电级数的确定可以简单理解为：在配电路径上，由变压器低压端子开始至终端用电设备之间含有几个配电装置，即为几级配电。

《民规》第7.1.4 条规定：变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。 条文明确了配电级数是从变压器的二次侧开始计算，由于变压器的二次侧输出电能在低压配电屏内进行了一次分配，可认为低压配电屏即为第一级配电。

《供配电规范》第4.0.6 条规定：同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级，低压不宜多于三级。 尽管条文并未直接给出计算配电级数的起始点，但条文解释却给出了配电级数算法的示例：“从380V 变配电所低压配电屏至配电室分配电屏为第一级；分配电屏至动力配电箱为第二级；动力配电箱至终端用电设备为第三级”。 从条文解释的文字描述来看，假设380V 变配电所低压配电屏为A 点，配电室分配电屏为B 点，“380V 变配电所低压配电屏至配电室分配电屏为第一级”可简化为“A 点至B点为第一级”配电。 但从A 点到B 点只有一条电流路径，这条路径上没有电能分配，不能将这条电流路径看作是一级配电，故只能认为条文的原意是在A 点已经进行了一次电能分配，分配后的部分电能沿着这条路径到达了B 点，故第一级配电还是在A点，即380V 变配电所低压配电屏内发生的。

综上，尽管这两本规范对配电级数起始位置的表达上存在差异，但通过对相关条文及其条文解释的分析可知，上述两本规范对第一级配电位置的界定是一致的，即民用建筑中变配电所内低压配电屏为低压配电系统中第一级配电位置所在。

3 终端用电设备的界定

影响配电级数计算的另一个关键点是终端设备。 民用建筑中存在诸如卷帘门、潜污泵、稳压泵、电动挡烟垂壁、变频泵、空调主机、新风机等这类自带控制箱的负载，但规范并未对终端设备作出定义，故有些同行认为设备自带控制箱至设备电机之间也应算为一级配电，也有些同行认为由于其控制箱一般都由设备供应商随设备整体提供，靠近设备安装，甚至有些控制箱和设备一体安装、无法分开，故也可将末端电机与控制箱当成一个整体，认为末端控制箱即为终端设备。 因此在这类设备的配电级数计算方法上仍存在争议。

图3 为民用建筑内消防风机及卷帘配电系统框图。 由于民用建筑中的消防风机比较分散，容量也都较小，设计中一般都会采取将负载分区集中配电的措施，如图3 中1AP1 及2AP1 就承载着相对集中分配负荷的功能。 1AP1 及2AP1 配电箱的存在可以避免变配电所低压配电屏内出线回路过多，导致低压配电屏数量增加、配电房面积需增大等诸多问题。 由于这种方法可以避免上述问题，且可大大增加配电灵活性，因此在民用建筑的配电系统中被大量采用。

图3 民用建筑内消防风机及卷帘配电系统框图

根据GB 50016－2014《建筑设计防火规范》（2018 年版）第10.1.8 条规定，消防风机其配电应在线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置，结合对应条文解释可知需在风机房内设置双电源切换箱。 图3 中APE 为消防风机配电及控制箱，APE配电箱为第三级配电，而如果AC 箱（消防卷帘控制箱）至卷帘电机也算做一级配电的话，则应该是第四级配电。 那么如需满足卷帘门电机不超过三级配电的要求，则势必要取消1AP1、1AP2 配电箱或从低压配电屏直接为卷帘门单独配电。 假设以一个含有8 个防火分区的地下室采取取消1AP1、1AP2配电箱配电设计为例，一个防火分区含两排一送的消防风机，直接从变配电所低压配电屏放射式供电至APE 双电源切换箱，需从变配电所内低压配电屏引出48 条回路。 而以一个防火分区设置一组1AP1／2AP1 箱为例，则仅需从变配电所内低压配电屏引出16 条回路。 实际工作中根据负荷容量和负荷分布特点，采取2～3 个防火分区设置一个1AP1／2AP1 箱的情况更是普遍，如此可大大减少低压配电屏出线数量。 假设采取从低压配电屏直接为卷帘配电，消防风机仍保留1AP1／2AP1 这级配电的方案，即图3 中APE 变成由低压配电屏直接放射式供给消防卷帘专用的双电源切换箱，为此低压配电屏需为每个防火分区多引出两条回路。 一个含有8 个防火分区的地下室为满足消防卷帘不超过三级配电的要求就需从低压配电屏多引出16 条回路。

民用建筑中内附变配电所的情况如图3 所示，实际还有许多建筑物内并无变配电所，只能依靠室外箱式变电站或者市政公用电网提供电源，根据《供配电规范》第7.1.10 条规定“由建筑物外引入的配电线路，应在室内分界点便于操作维护的地方装设隔离电器”，假设图3 中变配电所改为室外箱式变电站，则1AP1 及2AP1 在此类建筑中是必然存在的，如认定消防卷帘控制箱至电动机算一级配电，则在此类建筑中消防卷帘的配电为第四级，始终无法满足不大于三级配电的要求。

经以上分析可知，只有在计算配电级数时把设备自带控制箱与设备电机看成一体化设备，即将设备自带控制箱当成终端用电设备进行配电级数的计算，才能满足民用建筑配电设计的特点。 否则为满足不超过三级配电的要求，将导致变配电所低压配电屏出线大大增加，造成配电系统浪费。

4 结束语

通过以上分析可知，只有明确计算配电级数时的起点和终点，才能得出准确的配电级数。 如果对于起点和终点的判断原则不一致，则可能在配电级数是否大于三级的问题上得出完全相反的结论。此时有可能为了满足配电级数的需要采用从变配电所低压配电屏放射式供电至末端双电源箱的做法，导致低压配电屏出线回路增多，使配电系统设计受限、缺乏灵活性，由此可见正确计算配电级数的重要性。

民用建筑低压配电系统中，低压配电级数不宜超过三级，但很多情况难以做到这一点，尤其是建筑物不含变配电所这种情况。 因此并不是所有负荷均需满足不超过三级配电的要求，故文中的示例均为重要负荷，这也与《民规》条文解释中强调重要负荷应不超过三级配电、非重要负荷可适当增加配电级数的宗旨是相符的。

本文旨在提出民用建筑内低压配电系统配电级数计算的三条原则。

（1）将变压器低压侧配电屏作为低压配电系统中的第一级配电。

（2）在同一电压等级下进行配电级数的累计。

（3）根据民用建筑特点，建议将设备自带控制箱当成终端用电设备进行配电级数的计算。

笔者通过对条文的解释以及对民用建筑中典型配电系统的案例进行分析，分享关于配电级数计算的一些建议，以供行业工作参考。