低壓電氣設(shè)計中易被忽略的問題分析

朱雅琦 姜 雙

(大連理工大學土木建筑設(shè)計研究院有限公司)

低壓電氣設(shè)計中易被忽略的問題分析

朱雅琦 姜 雙

(大連理工大學土木建筑設(shè)計研究院有限公司)

本文從一個設(shè)計者的角度憑借多年設(shè)計和校審圖紙的經(jīng)驗對建筑電氣施工圖設(shè)計，總結(jié)了幾點施工圖設(shè)計中容易被忽略的問題，旨在與廣大電氣同行共同學習和探討，以便更好地理解國家規(guī)范條文。

負荷分級 系統(tǒng)接地型式 電纜截面選擇

引 言

近年來，我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展很大程度上推動了我國建筑業(yè)的發(fā)展。為追求經(jīng)濟利益最大化，許多建設(shè)方要求的設(shè)計工期往往很短，導致建筑電氣設(shè)計師在設(shè)計時，有些問題被忽略或者沒有時間認真計算，最終留下很多安全隱患。

一、負荷分級

低壓電氣設(shè)計中首要環(huán)節(jié)就是確定用電負荷的負荷分級，并以此為依據(jù)確定供電方案。對于地下為I類汽車庫，地上為二類高層的建筑，并與地下相通，這種情況消防設(shè)備的負荷等級的劃分，筆者認為：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，高層建筑的消防用電，二類高層建筑應(yīng)按二級負荷要求供電，GB50067-97《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計規(guī)范》第9.0.1條第一款規(guī)定I類汽車庫消防用電按一級負荷供電。所以消防用電設(shè)備應(yīng)按一級負荷要求供電，這不算抬高用電設(shè)備的負荷級別，設(shè)計應(yīng)該從全局出發(fā)，確保消防用電的可靠性。

二、電纜截面選擇

1、《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-2010第3.2.2條 選擇導體截面，應(yīng)符合六條規(guī)定（本文不贅述）。

（1） 第3條“導體應(yīng)滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求”，我們在設(shè)計變電所用電或距離變電所較近的直接從變電所饋出的小容量風機等設(shè)備的配電箱或控制箱前端電纜時，配電箱或者控制箱的整定電流一般不超過25A,因此選擇4mm2截面電纜，但是這樣卻不滿足熱穩(wěn)定的要求。根據(jù)3.2.14條式3.2.14 S≥I錯誤！未找到引用源。/k 式中t為保護電器自動切斷電流的動作時間，一般取0.02s;k為系數(shù)，按照規(guī)范附錄A表格選擇；t和k值，比較固定，導體截面積S主要取決于I，I為短路電流，I越大，截面積S也越大。簡單地說，距離變電所越近的配電箱，導體阻抗越小，短路電流I就越大，相應(yīng)S也越大。因此，變電所出線回路容量不宜過小，導線截面不宜小于6 mm2。一旦容量過小，一定要做熱穩(wěn)定校驗。

（2） 第4條“線路電壓損失應(yīng)滿足用電設(shè)備正常工作及啟動時端電壓的要求”?！豆┡潆娤到y(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009第 5.0.4條規(guī)定電動機端子處電壓偏差允許值為±5%額定電壓。照明：在一般工作場所為±5%額定電壓；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%，-10%額定電壓；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%，-10%額定電壓。我們在設(shè)計中選用小截面電纜（如6 mm2，10 mm2）作為遠距離配電干線時，一定要按照電壓損失進行校驗。

2、中性線（N）與保護線（PE）的選擇：

（1） 單相兩線制電路中，無論相線截面大小，中性線截面都應(yīng)與相線截面相同。

（2） 三相四線制配電系統(tǒng)中，N線的允許載流量不應(yīng)小于線路中最大的不平衡負荷電流及諧波電流之和。當相線線芯不大于16 mm2（銅）或25 mm2（鋁）時，中性線應(yīng)選擇與相線相等的截面。當相線線芯大于16 mm2（銅）或25 mm2（鋁）時，若中性線電流較小可選擇小于相線截面，但不應(yīng)小于相線截面的50%，且不小于16 mm2（銅）或25 mm2（鋁）。

（3） 三相平衡系統(tǒng)中，有可能存在諧波電流，影響最顯著的是三次諧波電流，中性線三次諧波電流值等于相線諧波電流的3倍。選擇中性線截面時應(yīng)計入諧波電流的影響。當諧波電流較小時，仍按照相線電流選擇導線截面積，但計算電流按基波電流除以校正系數(shù)（校正系數(shù)查《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-2011表3.2.9）。當三次諧波電流超過33%時，他所引起的中性線電流超過基波的相電流。此時，應(yīng)按中性線電流選擇導線截面。

三、柴油發(fā)電機容量選擇

建筑物的用電負荷分三類：第一類為保安性負荷，即保證大樓內(nèi)人身及設(shè)備安全和可靠運行的負荷，如消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)備、應(yīng)急照通訊設(shè)備、重要的計算機及相關(guān)設(shè)備等；第二類為保障性負荷，即保障大樓運行的基本設(shè)備負荷，主要是工作區(qū)照明、部分電梯、通道照明；第三類為一般負荷，即除了上述負荷意外的負荷，如空調(diào)、水泵及其他一般照明、動力設(shè)備。計算發(fā)電機容量時，第一類負荷必須考慮在內(nèi)，即必須采用發(fā)電機組；第二類負荷則根據(jù)大樓的功能和電網(wǎng)情況來定，若大樓功能要求較高或城市電網(wǎng)供電不穩(wěn)定，則應(yīng)將第二類負荷考慮在內(nèi)，但若將第一類、第二類負荷簡單相加來選擇柴油發(fā)電機容量，則所選容量會很大，因為在消防狀態(tài)時，只需保證消防設(shè)備的運行，第二類負荷不使用；而在非消防狀態(tài)下電網(wǎng)停電時，消防設(shè)備不使用，所以選擇兩者中較大者作為發(fā)電機容量。在計算消防負荷時也應(yīng)考慮其使用的同時性，尤其消防風機的累加只應(yīng)加入與其相鄰的防火分區(qū)的用電量。這樣所選容量較經(jīng)濟實用。

四、低壓系統(tǒng)接地型式

低壓系統(tǒng)接地的型式分為TN、TT和IT等3種，TN系統(tǒng)又可分為TN-C、TN-S和TN-C-S系統(tǒng)。其中TN-C、TN-S、TN-C-S和TT系統(tǒng)接地型式均屬三相四線制。

一般民用建筑設(shè)計中，低壓系統(tǒng)接地型式的選擇經(jīng)常難以把握。對于一個變電所或一臺變壓器的供電范圍而言，中性線（N）和保護線（PE）僅在局部范圍內(nèi)分開時，稱為TN-C-S系統(tǒng)。中性線（N）和保護線（PE）在變電所處就完全分開時，稱為TN-S系統(tǒng)。當建筑物以低壓供電如采用TN系統(tǒng)時宜采用TN-C-S系統(tǒng)，在建筑物內(nèi)同一信息系統(tǒng)內(nèi)的諸信息技術(shù)設(shè)備的“地”即其金屬外殼，都是連接只通過正常泄漏電流的 PE線的，PE線上的電壓降很小，所以TN-C-S和 TN-S系統(tǒng)一樣能使信息各信息技術(shù)設(shè)備取得比較均等的參考電位而減少干擾。但就減少共模電壓干擾而言，TN-CS系統(tǒng)內(nèi)的中性線和PE線是在低壓電源進線處才分開，而非TN-S系統(tǒng)在變電所處分開。當建筑物內(nèi)部設(shè)有變電所時宜采用TN-S系統(tǒng)，因為在有變電所的建筑物內(nèi)設(shè)置點位上互不影響的系統(tǒng)接地和保護接地比較困難，而且因PEN線上電流產(chǎn)生電壓降導致的電位差而引起不良后果，因此，有變電所的建筑物內(nèi)應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)。

結(jié)語

隨著國民生活水平的不斷提高，人們對建筑的使用性和舒適性要求也越來越高。我們在建筑電氣設(shè)計中還存在各種各樣的問題，有待于完善和改進。本文是筆者在設(shè)計工作中總結(jié)出的經(jīng)驗教訓，僅供參考，不當之處，請予以指正。

[1]《建筑物電氣裝置600問》王厚余 中國電力出版社

[2]《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院等編中國電力出版社

[3]《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 JGJ 16-2008 中國建筑工業(yè)出版社

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1007–6344（2015）01–0040–01