朱雅琦 姜 雙

(大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司)

低壓電氣設(shè)計(jì)中易被忽略的問題分析

朱雅琦 姜 雙

(大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司)

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

負(fù)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(jì)的迅猛發(fā)展很大程度上推動(dòng)了我國建筑業(yè)的發(fā)展。為追求經(jīng)濟(jì)利益最大化，許多建設(shè)方要求的設(shè)計(jì)工期往往很短，導(dǎo)致建筑電氣設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)，有些問題被忽略或者沒有時(shí)間認(rèn)真計(jì)算，最終留下很多安全隱患。

一、負(fù)荷分級

低壓電氣設(shè)計(jì)中首要環(huán)節(jié)就是確定用電負(fù)荷的負(fù)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(fù)荷等級的劃分，筆者認(rèn)為：根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)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(fù)荷要求供電，GB50067-97《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)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(fù)荷供電。所以消防用電設(shè)備應(yīng)按一級負(fù)荷要求供電，這不算抬高用電設(shè)備的負(fù)荷級別，設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》GB50054-2010第3.2.2條 選擇導(dǎo)體截面，應(yīng)符合六條規(guī)定（本文不贅述）。

（1） 第3條“導(dǎo)體應(yīng)滿足動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求”，我們在設(shè)計(jì)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(fēng)機(jī)等設(shè)備的配電箱或控制箱前端電纜時(shí)，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(cuò)誤！未找到引用源。/k 式中t為保護(hù)電器自動(dòng)切斷電流的動(dòng)作時(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yàn)。

（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(dòng)時(shí)端電壓的要求”?！豆┡潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009第 5.0.4條規(guī)定電動(dòng)機(jī)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(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時(shí)，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(jì)中選用小截面電纜（如6 mm2，10 mm2）作為遠(yuǎn)距離配電干線時(shí)，一定要按照電壓損失進(jìn)行校驗(yàn)。

2、中性線（N）與保護(hù)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(fù)荷電流及諧波電流之和。當(dāng)相線線芯不大于16 mm2（銅）或25 mm2（鋁）時(shí)，中性線應(yīng)選擇與相線相等的截面。當(dāng)相線線芯大于16 mm2（銅）或25 mm2（鋁）時(shí)，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(shí)應(yīng)計(jì)入諧波電流的影響。當(dāng)諧波電流較小時(shí)，仍按照相線電流選擇導(dǎo)線截面積，但計(jì)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(jì)規(guī)范》GB50054-2011表3.2.9）。當(dāng)三次諧波電流超過33%時(shí)，他所引起的中性線電流超過基波的相電流。此時(shí)，應(yīng)按中性線電流選擇導(dǎo)線截面。

三、柴油發(fā)電機(jī)容量選擇

建筑物的用電負(fù)荷分三類：第一類為保安性負(fù)荷，即保證大樓內(nèi)人身及設(shè)備安全和可靠運(yùn)行的負(fù)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(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備等；第二類為保障性負(fù)荷，即保障大樓運(yùn)行的基本設(shè)備負(fù)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(fù)荷，即除了上述負(fù)荷意外的負(fù)荷，如空調(diào)、水泵及其他一般照明、動(dòng)力設(shè)備。計(jì)算發(fā)電機(jī)容量時(shí)，第一類負(fù)荷必須考慮在內(nèi)，即必須采用發(fā)電機(jī)組；第二類負(fù)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(fù)荷考慮在內(nèi)，但若將第一類、第二類負(fù)荷簡單相加來選擇柴油發(fā)電機(jī)容量，則所選容量會(huì)很大，因?yàn)樵谙罓顟B(tài)時(shí)，只需保證消防設(shè)備的運(yùn)行，第二類負(fù)荷不使用；而在非消防狀態(tài)下電網(wǎng)停電時(shí)，消防設(shè)備不使用，所以選擇兩者中較大者作為發(fā)電機(jī)容量。在計(jì)算消防負(fù)荷時(shí)也應(yīng)考慮其使用的同時(shí)性，尤其消防風(fēng)機(jī)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(jì)實(shí)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(jì)中，低壓系統(tǒng)接地型式的選擇經(jīng)常難以把握。對于一個(gè)變電所或一臺(tái)變壓器的供電范圍而言，中性線（N）和保護(hù)線（PE）僅在局部范圍內(nèi)分開時(shí)，稱為TN-C-S系統(tǒng)。中性線（N）和保護(hù)線（PE）在變電所處就完全分開時(shí)，稱為TN-S系統(tǒng)。當(dāng)建筑物以低壓供電如采用TN系統(tǒng)時(shí)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(jìn)線處才分開，而非TN-S系統(tǒng)在變電所處分開。當(dāng)建筑物內(nèi)部設(shè)有變電所時(shí)宜采用TN-S系統(tǒng)，因?yàn)樵谟凶冸娝慕ㄖ飪?nèi)設(shè)置點(diǎn)位上互不影響的系統(tǒng)接地和保護(hù)接地比較困難，而且因PEN線上電流產(chǎn)生電壓降導(dǎo)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(jì)中還存在各種各樣的問題，有待于完善和改進(jìn)。本文是筆者在設(shè)計(jì)工作中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，僅供參考，不當(dāng)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(jì)手冊》第三版 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編中國電力出版社

[3]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)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