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摘 要：基于电气设计实际需求，在《建筑电气》2020年第5期《建筑电气低压配电系统智能计算的探索》一文配套智能计算软件基础上，进一步探索和研发软件功能，增加智能计算后生成间接接触防护的自动切断电源防护措施、断路器故障防护允许电缆长度确定、保护开关整定值的倍数调整、变电所Excel计算表格、变电所短路计算生成Excel表格等功能，以提高设计质量和设计效率。
关键词：低压配电系统；间接接触防护；允许保护电缆长度；开关整定值；负荷计算；短路电流计算；电压降计算
引用本文：孙岩，蒋成竹，彭欣，等.再谈建筑电气低压配电系统智能计算[J].建筑电气，2025，44(6)：14-16.
《建筑电气低压配电系统智能计算的探索》一文是笔者在《建筑电气》2020年第5期发表的论文，阐述了基于可视化编程软件VB6开发的智能计算软件，包括负荷计算（低压配电箱柜、变电所变压器开关选择及电容补偿）、短路电流计算、线路电压降计算等功能。基于电气设计的需求，笔者对此软件的功能又进行了不断的探索和研发，较之前版本增加了通过智能计算后生成间接接触防护的自动切断电源防护措施、断路器故障防护电缆长度确定、保护开关整定值的倍数调整、变电所Excel计算表格、变电所短路计算生成Excel表格等功能。
间接接触防护的自动切断电源防护措施计算
GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》第5.2.2条“在使用I类设备、预期接触电压限值为50 V的场所，当回路或设备中发生带电导体与外露可导电部分或保护导体之间的故障时,间接接触防护电器应能在预期接触电压超过50 V且持续时间足以引起对人体有害的病理生理效应前自动切断该回路或设备的电源。”由此在供电回路设计时通过计算断路器瞬动保护来确定故障点的电缆长度（被保护配电线路最大允许长度），校验供电的电缆长度是否满足要求，计算软件增加了断路器瞬动保护来确定故障点的电缆长度计算功能(计算原则按照任元会编著《低压配电设计解析》第5.4节的内容进行计算)，同时利用原有的单相、三相短路电流和线路电压降计算，可以非常方便地进行各种计算的比较，直接得出满足要求的供电距离。若要通过手工分别计算还是比较麻烦，特别是回路较多的复杂工程。
下面通过案例说明计算过程（如图1所示），如某变电所变压器容量1 600 kVA和4个配电柜的配出回路，在第一个配电柜中选择第一个回路(地下室一般照明70.0 kW)计算，采用140 A整定值的断路器，电缆为YJY 4 × 70 + E35 mm²，此时多芯电缆被保护配电线路最大允许长度98.2 m（计算公式中Ks为忽略电源阻抗时产生误差的校正系数，取0.8 ~ 1.0，故障点离配电变压器近时取低值,故障点离配电变压器远时取高值。计算软件取值为0.9）。
通过变电所短路电流计算和供电线路电压降计算功能计算此回路90m的电压降、三相短路电流和单相短路电流计算界面如图2所示。
单相短路电流3.05 kA，断路器是140 A的整定值，其瞬动电流值为140 × 10 = 1 400 A，断路器保证可靠动作电流为1 400 × 1.3 = 1.82 kA，单相短路电流3.05 kA大于断路器保证瞬动可靠动作电流1.82 kA，验证满足保护的要求。此时电压降为1.26 %，如按电压降还可以增加供电距离。例如在输入线路长度文本框增加为120 m（如图3所示），此时的电压降为1.72 %、单相短路电流2.32 kA大于断路器保证瞬动可靠动作电流1.82 kA。验证看似满足保护要求，但考虑故障时电流加大而发热导致电阻增大等原因，线路阻抗要加大1.5倍，所以满足电压降但不满足断路器瞬动保护的要求，这样就不满足配电线路最大允许长度要求。
通过计算软件可以同时计算线路电压降、三相单相短路电流、间接接触防护的自动切断电源防护线路长度，可以互相进行校验。
保护开关整定值的倍数调整功能
电气设计负荷计算后选择保护电器时，按规范及设计手册要求保护电器的整定值大于等于负荷计算电流。计算程序在开关整定倍数（即开关整定电流和计算电流的比值）浅蓝色文本框中输入选择的倍数，如不输入会自动默认为1.25，如图4所示。线路电缆规格截面积可以随着整定的倍数不同而相应变化。
结合GB 51348 - 2019《民用建筑电气设计标准》第13.8.4条对于消防配电线路的选择要求，消防配电电缆由于火灾时温度升高，线路电缆电阻的阻值加大，考虑到电压降问题，电缆截面积选择需要较平时的电缆大1 ~ 2级。因此，断路器选择可以通过倍数调整，使它的电缆截面积加大1 ~ 2级。
生成变电所的负荷计算及短路电流Excel计算表格
GB 55015 - 2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》第3.3.2条规定：“建筑供配电系统设计应进行负荷计算。当功率因数未达到供电主管部门要求时，应采取无功补偿措施。”由于送审文件多需Excel计算表格计算书，因此计算软件也增加了变电所Excel计算表格生成功能，即通过智能计算后可以生成变电所Excel计算表格。在图5所示选择计算窗口里，7个选项中的“Excel电子表格计算书”是生成计算书的选项，可以图形化计算各回路的参数，包括：① 回路号；② 供电设备组名称；③ 设备安装功率；④ 需要系数；⑤ 功率因数；⑥ 计算有功功率；⑦ 计算无功功率；⑧ 视在功率；⑨ 计算电流；⑩ 保护开关整定值；⑪ 电缆截面积；⑫ 电压降；⑬ 三相及单相短路计算等计算数据传到Excel计算表格，直接生成负荷计算及电缆表计算书、变电所变压器及电容补偿低压计算书，可作为审核计算书。并可在CAD中通过电子表格生成低压配电系统图图纸，也可通过计算生成图纸的自动过程。
上述变电所各配出回路的Excel表格计算书，其短路电流计算是配出回路到设备末端的短路电流，对于变电所内部电气设备的选择，需有变电所的短路计算（如图6所示），变电所短路计算窗口在原来“计算”按钮旁边增加“Excel短路电流计算书”按钮，点击即可生成短路计算Excel表格计算书。
结语
笔者开发的“建筑电气低压配电系统智能计算”软件结合设计实际需求，不断更新研发，增加设计计算功能，并通过Excel表格计算结果直接生成CAD低压配电系统图图纸，对设计的质量和速度均有帮助。为便于电气同行交流学习，本文配套的计算程序可在《建筑电气》官方论坛下载（http://www.jzdq.net.cn/club/thread-128312-1-1.html）。
作者信息
孙 岩，男，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，教授级高级工程师，院电气副总工程师。 蒋成竹，男，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，高级工程师，机电所所长。 彭 欣，男，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，高级工程师。 孙家南，男，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，工程师。
《建筑电气低压配电系统智能计算的探索》配套程序下载：
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