淺談住宅建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王泉宙

（臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000）

0 引言

隨著城市化不斷發(fā)展，城市住宅建筑的數(shù)量正以飛快的速度增長。而且建筑物的高度越來越高，住宅的用電量和用電需求也在增加。因此，低壓供配電系統(tǒng)方案的合理性和安全性是保障住戶供電需求需要考慮的重點(diǎn)。國家電網(wǎng)出臺(tái)的“一戶一表”政策指出，低壓配電的設(shè)計(jì)方法有：①地下室集中裝表；②電纜引上層間裝表；③密集母線槽引上層間裝表。

1 建筑低壓配電設(shè)計(jì)需要遵循的原則

1.1 優(yōu)化原則

建筑電氣中低壓配電需要遵循優(yōu)化的原則，根據(jù)建筑物本身結(jié)構(gòu)安排合理布局供電設(shè)備，減少設(shè)備之間的重復(fù)交叉、材料浪費(fèi)使用的現(xiàn)象。同時(shí)，建筑電氣的使用需要遵循節(jié)能的原則，充分利用現(xiàn)代高科技增強(qiáng)建筑本身的節(jié)能效果，加強(qiáng)對(duì)清潔能源、節(jié)能材料的使用。在建筑行業(yè)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)供電系統(tǒng)自身的安全性、可靠性等問題進(jìn)行考慮，在滿足基本負(fù)荷容量的同時(shí)要為建筑行業(yè)發(fā)展留有一定的備用電量，為之后配電系統(tǒng)的擴(kuò)容建設(shè)提供方便的條件。為了保證整個(gè)建筑電氣系統(tǒng)的安全性，需要有關(guān)人員在進(jìn)行建筑電路設(shè)計(jì)的時(shí)候保證電路線之間擁有一定的距離，并要確保電路線的絕緣強(qiáng)度。

1.2 高效原則

建筑行業(yè)的用電設(shè)備多樣、繁雜，如果在設(shè)計(jì)使用的時(shí)候考慮不充分很有可能出現(xiàn)用電浪費(fèi)的現(xiàn)象，進(jìn)而制約建筑行業(yè)整體效能的實(shí)現(xiàn)。為此，建筑電氣配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡可能減少不必要的能源、資源損耗，實(shí)現(xiàn)分散化配電管理。另外，建筑供電、配電系統(tǒng)的負(fù)荷要保持平衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑配電系統(tǒng)能源的高效利用。

1.3 安全原則闡述

住宅安全是居民考慮居住的首要因素，因此建筑低壓配電系統(tǒng)在具體應(yīng)用的過程中必須充分考慮其安全性，例如合理分配和管理電源，充分考慮可能會(huì)發(fā)生的故障并配套解決方案等；另外居民對(duì)住宅的滿意度和舒適度一定程度上取決于住宅的實(shí)用性，由此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案時(shí)要充分考慮方案是否適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，組織技術(shù)人員對(duì)方案的可行性進(jìn)行評(píng)估，只有方案符合實(shí)際的操作標(biāo)準(zhǔn)，才能投入使用。

2 建筑低壓配電的接地系統(tǒng)

2.1 IT 系統(tǒng)

IT 系統(tǒng)的電源側(cè)沒有進(jìn)行工作接地，而負(fù)載側(cè)電氣裝置進(jìn)行了接地保護(hù)。當(dāng)供電的距離相對(duì)較近的時(shí)候，使用IT 系統(tǒng)進(jìn)行低壓配電，更安全可靠。一般來說，IT 供電系統(tǒng)要求供電具備更高的連續(xù)性，在這種情況下，IT 系統(tǒng)常常被用在以下情景，如作為應(yīng)急類電源、手術(shù)急救室或采礦現(xiàn)場(chǎng)等。

2.2 TT 系統(tǒng)

TT 系統(tǒng)中電源中性點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備外露可導(dǎo)電部分也直接接地。在這個(gè)系統(tǒng)中，電源中心點(diǎn)的接地和設(shè)備外漏部分接地是各自獨(dú)立的，當(dāng)高壓線與低壓線搭連時(shí)，TT 系統(tǒng)通常能抑制低壓電網(wǎng)出現(xiàn)的過電壓情況。在建筑電氣系統(tǒng)之中，使用TT系統(tǒng)進(jìn)行低壓配電方面的工作，要從電源的中性點(diǎn)方面入手，針對(duì)用電設(shè)備外漏導(dǎo)電部分和電源中性點(diǎn)的接地裝置，進(jìn)行一定的保護(hù)。由于接地裝置一般離設(shè)備較近，PE 線基本不會(huì)斷，中性線N 和PE 線之間也沒有通電聯(lián)系，N 線帶電時(shí)，PE 線不會(huì)通電。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，TT 系統(tǒng)通常用于低壓的小型用戶，特別在一些用電需求較低的地區(qū)，例如電氣設(shè)備少、住宅分散的農(nóng)村地區(qū)。

2.3 TN 系統(tǒng)

目前在我國乃至其他國家廣泛應(yīng)用TN 低壓配電系統(tǒng)。在TN 系統(tǒng)中，直接接地部分為電源中性點(diǎn)，設(shè)備外露可導(dǎo)電的部分與接地部分直接連接，而且外露可導(dǎo)電部分要與保護(hù)線相連。該系統(tǒng)具有一定的電擊保護(hù)功能，這主要是因?yàn)槎搪繁Ｗo(hù)的作用。在TN 供電系統(tǒng)中，依據(jù)中性線和保護(hù)線是否聯(lián)系的特點(diǎn)，又可以把這個(gè)整體系統(tǒng)細(xì)致劃分成TN-S 系統(tǒng)、TN-C 系統(tǒng)、TN-C-S三種子系統(tǒng)。三種模式的應(yīng)用需要考慮到建筑物的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)該就建筑的自身?xiàng)l件進(jìn)行合理選擇，考慮到電網(wǎng)整體線路的實(shí)際運(yùn)行水平。

3 建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)方案

3.1 確定建筑電氣低壓配電負(fù)荷等級(jí)

根據(jù)住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)規(guī)范，住宅用電負(fù)荷的分級(jí)分為三個(gè)級(jí)別，不同的負(fù)荷級(jí)別對(duì)供配電的要求也不相同，例如是否需要雙電源等等。對(duì)物業(yè)用電和住戶用電要分別采取計(jì)量，為此，建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)需要分別設(shè)置物業(yè)變配電室和住戶變配電室。

3.2 建筑電氣的供配電電壓設(shè)計(jì)

在建筑電氣設(shè)計(jì)供配電電壓的時(shí)候，要充分考慮設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，嚴(yán)格按照建筑電氣系統(tǒng)的規(guī)范，確定合理的供配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)，以保障供電設(shè)備的安全性。因此，在對(duì)建筑配電、供電電壓進(jìn)行選擇的時(shí)候，需要根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求以及建筑實(shí)際能夠承載的負(fù)荷來選擇供電系統(tǒng)，從而在滿足建筑用戶基本用電需求的情況下保證建筑配電、供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化建筑變電所設(shè)計(jì)方案

建筑變電所的設(shè)計(jì)方案應(yīng)參考建筑周圍的環(huán)境、當(dāng)?shù)赜秒娏俊⒐╇姉l件和能源節(jié)約等因素，同時(shí)考慮該方案是否能促進(jìn)建筑變電所的可持續(xù)發(fā)展。在選擇變壓器的時(shí)候應(yīng)該選擇節(jié)能款，Dyn11 的結(jié)線，且負(fù)載率一般低于85%。

3.4 防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)的必要性

防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)也是低壓配電設(shè)計(jì)方案中一個(gè)重要組成部分。為了充分保證施工人員和居民的人身安全，需要做好總等電位之間的有效聯(lián)結(jié)，減少外界危險(xiǎn)電壓系統(tǒng)對(duì)建筑電氣電路產(chǎn)生的不利影響。

3.4.1 PE 線與N 線的差異

施工人員在施工時(shí)要關(guān)注到PE 線和N 線兩種線的不同，如果施工人員在進(jìn)行施工時(shí)一不小心將兩種線混接了，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。當(dāng)PE 線超負(fù)荷工作時(shí)，若是流入的電流比較大，就會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生的壓降出現(xiàn)非常明顯的變化，導(dǎo)致用電在運(yùn)行中存在安全隱患，極易發(fā)生安全事故。在實(shí)際進(jìn)行施工的過程中，因?yàn)槭┕D紙并不會(huì)標(biāo)注那么仔細(xì)，施工人員在不注意的情況下可能在施工過程中將PE 線與N 線接錯(cuò)。為了避免這種情況，在開展防雷接地保護(hù)工作的時(shí)候，相關(guān)工作人員必須確保PE線與N 線的連接是無誤的，這樣才可以充分發(fā)揮防雷接地保護(hù)裝置的作用，避免雷擊對(duì)線路的危害。

3.4.2 接地體的選擇與安裝

判斷接地狀態(tài)的穩(wěn)定性，可以通過查看接地電阻的大小來實(shí)現(xiàn)。接地電阻的大小直接影響了跨步電壓和接觸電壓的強(qiáng)弱。接地電阻值越小，一旦出現(xiàn)人員觸電，跨步電壓和接觸電壓就越弱，對(duì)人體造成的危害就越小。但要使接地電阻值變小，意味著工程將耗費(fèi)更多的經(jīng)濟(jì)成本。所以在設(shè)計(jì)接地保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，不但要考慮接地系統(tǒng)的功能性，也要結(jié)合實(shí)際預(yù)算，考慮其經(jīng)濟(jì)性，從而設(shè)計(jì)出一套合理的適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要的系統(tǒng)方案。按照種類劃分，接地體可以分為自然接地體和人工接地體兩種，自然接地體是一些能在地下連接地面的管道，常見的自然接地體如自來水管，在實(shí)際選擇接地體時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，首先可以充分考慮使用自然接地體。其次應(yīng)考慮所選擇的自然接地體是否具備合適的接地電阻值，同時(shí)是否滿足熱穩(wěn)定性，如果測(cè)量結(jié)果滿足要求，就可以考慮投入使用，否則，就可以考慮使用人工接地方式。人工接地體的材料通常是圓鋼、角鋼等，在接地時(shí)將它們打入地下2～2.5m 的深度。材料的尺寸一般如下：鋼管的壁厚大于3.5mm，管體直徑可在25～50mm 之間；角鋼的尺寸一般大于30mm×30mm×4mm；扁鋼尺寸大于12mm×4mm。另外，人工接地體一般采用垂直安裝或水平安裝兩種安裝方式，在選擇安裝方法時(shí)應(yīng)該因地制宜。垂直安裝方法一般適用于土質(zhì)稀松的沙土壤，為避免打入時(shí)因受力不均而是管子歪斜，可以將鋼管或角鋼的一頭加工成扁尖型。如果土質(zhì)比較硬，那么可將一端加工成圓錐形，注意避免腐蝕性土壤，回填土?xí)r也要盡可能壓實(shí)。同時(shí)，也要考慮溫度濕度對(duì)流散電阻產(chǎn)生影響，所以一般接地體上端距離地面的距離大于0.6m；而水平安裝法一般適用于多巖或土壤電阻率較高的地區(qū)，水平接地體通常采用4cm×0.4cm 的鍍鋅扁鋼或直徑為1.2～1.6cm 的鍍鋅圓鋼，可擺放成放射狀，環(huán)狀或成排狀。另外，將接地體豎值放入可有效減小流散電阻，插入深度一般為0.6～1m。

3.4.3 接地線的安裝要求

安裝接地線時(shí)施工人員應(yīng)該充分考慮安全性原則，先接地端，后接導(dǎo)體端，安裝時(shí)應(yīng)使用絕緣手套。接地線的尺寸一般有個(gè)最低要求：明設(shè)的裸銅導(dǎo)線的為4mm2，鋁線為6mm2；絕緣銅導(dǎo)線為1.5mm2，鋁線為2.5mm2。每次安裝前施工人員應(yīng)該認(rèn)真檢查所有線材，看是否有破損，及時(shí)修換破損的電線，注意用電安全。

4 結(jié)語

城市的擴(kuò)張加速了城市建筑的建設(shè)速度，擴(kuò)大了住宅建筑的建設(shè)規(guī)模，低壓配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，是保障城市居民正常居住生活的前提。想要保證住宅建筑低壓配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，要了解和遵循相關(guān)原則，結(jié)合實(shí)際采用合理的接地形式，構(gòu)建出符合實(shí)際要求的低壓配電方案。