電氣設備

考試定位

「電氣設備」是建築設備科目的核心考點。常見題型包括:

  • 說明受變電設備的配置原則與機房設置條件
  • 比較緊急發電機與UPS的適用場合
  • 計算避雷設備的保護範圍

本科最常以「建築類型」配合「電力需求」給定案例,要求考生分析電氣系統的設計要點。先掌握系統原理,再分析設計計算,不要只背法規而忽略實務應用。

本頁採白話整理,目的是建立電氣系統的完整框架。正式應答時,仍應依建築類型與需求個別分析。

電力系統配置

系統架構

高壓供電 → 變壓器 → 低壓配電 → 各樓層配電盤 → 用電設備
階段 設備 功能
高壓供電 高壓受電盤 接收高壓電力
變壓器 變壓器 降壓轉換
低壓配電 低壓配電盤 分配電力
樓層配電 樓層配電盤 分配至各回路

受變電設備配置

項目 要點 常見錯誤
變壓器容量 依負載計算選擇 容量不足
機房位置 靠近負載中心 位置不當
散熱通風 確保散熱良好 通風不足
安全防護 消防、接地、門禁 防護不足

變壓器容量計算

負載計算

  • 總負載 = Σ(各設備功率 × 同時使用率)
  • 同時使用率:一般建築0.6-0.8

容量選擇

  • 變壓器容量 = 總負載 / 功率因數
  • 功率因數:一般0.8-0.9

機房設置條件

項目 規範標準 備註
面積 依設備尺寸 需預留維修空間
高度 2.5m以上 確保散熱
門寬 設備搬運需求 大型設備需1.8m以上
消防 乾粉或CO₂滅火 不可用水
接地 設備接地 防止感電

緊急電源

緊急發電機

項目 說明
功能 停電後自動啟動,供應緊急負載
燃料 柴油
啟動時間 10-30秒
供電時間 依燃料容量,一般2-4小時
適用場合 消防設備、緊急照明、電梯

不斷電系統(UPS)

項目 說明
功能 無中斷供電,供應關鍵設備
類型 在線式、離線式、互動式
切換時間 0ms(在線式)
供電時間 依電池容量,一般10-30分鐘
適用場合 電腦、伺服器、通訊設備

兩種系統比較

比較項目 緊急發電機 UPS
切換時間 10-30秒 0-10毫秒
供電時間 2-4小時 10-30分鐘
容量
成本
維護 需定期測試 需更換電池
適用場合 消防設備、電梯 電腦、伺服器

緊急電源容量計算

負載估算

  • 消防設備:依消防法規
  • 緊急照明:依建築技術規則
  • 電梯:依台數與容量

容量計算

  • 發電機容量 = 總負載 × 安全係數
  • 安全係數:1.2-1.5

避雷設備

保護範圍計算

保護角法

保護範圍 = 避雷針高度 × tan(保護角)
保護角 適用場合
30° 重要建築
45° 一般建築
60° 非重要建築

滾球法

保護範圍 = 滾球半徑 - √(滾球半徑² - 水平距離²)
滾球半徑 適用場合
20m 重要建築
30m 一般建築
45m 非重要建築

避雷設備設計要點

項目 要點 常見錯誤
接閃器 避雷針、避雷帶 設置位置不當
引下線 導線、間距 間距過大
接地極 接地電阻<10Ω 接地不良
保護範圍 覆蓋建築物 範圍不足

弱電系統

系統分類

系統 功能 主要設備
綜合布線 數據、語音傳輸 線材、接頭、配線架
監視系統 安全監控 攝影機、錄影機、顯示器
門禁系統 出入管制 讀卡機、電鎖、控制器
公共廣播 廣播、緊急廣播 喇叭、擴大機、麥克風

綜合布線設計要點

項目 要點 常見錯誤
線材選擇 CAT5e、CAT6、光纖 等級不足
管路配置 與電力線分開 管路干擾
配線架 集中管理 配線混亂
資訊插座 位置、數量 數量不足

監視系統設計要點

項目 要點 常見錯誤
攝影機 位置、解析度 位置不當
錄影機 容量、保留天數 容量不足
傳輸 有線、無線 傳輸不穩
電源 穩定供電 電源不穩

電氣安全

接地系統

類型 說明 適用場合
接地 設備外殼接地 所有電氣設備
中性線接地 變壓器中性點接地 電力系統
防雷接地 避雷設備接地 建築物

漏電斷路器

項目 說明
功能 偵測漏電流,自動切斷
動作電流 30mA以下
適用場合 潮濕場所、插座回路

過載保護

設備 功能 設置位置
無熔絲開關 過載保護 配電盤
保險絲 過載保護 各回路
斷路器 過載、短路保護 配電盤

檢核重點

  • 確認受變電設備配置與機房設置
  • 計算變壓器容量
  • 規劃緊急電源系統(發電機或UPS)
  • 設計避雷設備與保護範圍
  • 規劃弱電系統(布線、監視、門禁)
  • 檢查電氣安全措施(接地、漏電斷路器)

易錯辨析

  • 常見錯誤:變壓器容量計算未考慮同時使用率

  • 正確觀念:應依同時使用率計算實際負載

  • 常見錯誤:混淆緊急發電機與UPS的適用場合

  • 正確觀念:發電機適用長時間供電,UPS適用無中斷供電

  • 常見錯誤:避雷設備保護範圍不足

  • 正確觀念:應確保保護範圍覆蓋建築物

  • 常見錯誤:弱電系統未與電力線分開

  • 正確觀念:弱電管路應與電力線保持距離

典型例題

選擇題

題目:下列何種設備適用於需無中斷供電的電腦機房? (A) 緊急發電機 (B) UPS (C) 變壓器 (D) 配電盤

答案:(B) 解析:UPS可提供無中斷供電,適用於電腦機房等關鍵設備。

申論題

題目:請說明受變電設備的配置原則與機房設置條件,並分析其設計要點。

答題要點

  1. 變壓器容量:依負載計算,考慮同時使用率
  2. 機房位置:靠近負載中心,方便維護
  3. 散熱通風:確保散熱良好,避免過熱
  4. 安全防護:消防、接地、門禁
  5. 維護空間:預留維修通道與空間

章末速讀

電力系統口訣:「高變低配,逐級分配」

階段 設備 功能
高壓 高壓受電盤 接收高壓電力
變壓 變壓器 降壓轉換
低壓 低壓配電盤 分配電力
樓層 樓層配電盤 分配至各回路

緊急電源口訣:「發長UPS短,各有適用」

設備 特性 適用場合
發電機 長時間供電 消防設備、電梯
UPS 無中斷供電 電腦、伺服器

避雷口訣:「保護角、滾球法,保護範圍要夠大」

方法 計算方式 適用場合
保護角法 高度×tan(保護角) 一般建築
滾球法 滾球半徑計算 重要建築

考試答題順序:先確認電力需求→再設計供電系統→最後規劃安全措施

申論與圖面練習

1. 請說明受變電設備的配置原則與機房設置條件,並分析其設計要點。

作答關鍵:

  • 變壓器容量選擇
  • 機房位置與尺寸
  • 散熱與通風設計
  • 安全防護措施
2. 請比較緊急發電機與不斷電系統(UPS)的適用場合,並說明其設計要點。

作答關鍵:

  • 緊急發電機:停電後自動啟動、供應緊急負載
  • UPS:無中斷供電、供應關鍵設備
  • 容量計算:負載估算、啟動電流
  • 維護管理:定期測試、燃料管理

常見問題 QA

「電氣設備」在考試中應優先掌握什麼?

電力系統配置、緊急電源與弱電系統設計重點、法規引用與實務要點。建議採用的判讀方式是:由負荷、系統、設備、管線、控制與維護空間逐層檢核。

準備「電氣設備」最常見的失分原因是什麼?

常見失分是只算設備容量,忽略建築整合與能源效率。作答時應把結論、依據與適用條件一併寫出。

讀完本章後應如何自我練習?

畫系統圖並追蹤能源或流體的完整路徑,再用章末題目確認是否能解釋理由,而非只認得答案。

複習測驗

電氣設備隨堂考

先依本章內容作答,再展開解析檢查判斷理由。

1本章「電氣設備」所屬的考試領域為何?
請選擇一個答案
解析

本章收錄於「環境控制」,重點為電力系統配置、緊急電源與弱電系統設計重點、法規引用與實務要點。

2面對本章案例時,較完整的解題方式為何?
請選擇一個答案
解析

本章建議以「由負荷、系統、設備、管線、控制與維護空間逐層檢核」建立可追溯的判斷。

3下列何者是本章應避免的準備方式?
請選擇一個答案
解析

最常見的失分來源是只算設備容量,忽略建築整合與能源效率。

4何種複習方式最能確認已理解本章?
請選擇一個答案
解析

建議畫系統圖並追蹤能源或流體的完整路徑,並能自行說明每一步理由。