陳 校， 朱明碩

(1. 北京建院京誠(chéng)建標(biāo)工程咨詢有限公司，北京 100076；2. 北京凱燕國(guó)際飯店管理有限公司，北京 100000)

0 前言

設(shè)計(jì)師在國(guó)際市場(chǎng)開展業(yè)務(wù)，首先需要了解掌握國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是IEC標(biāo)準(zhǔn)還是NEC標(biāo)準(zhǔn)，電氣設(shè)計(jì)對(duì)電氣安全、可靠性和靈活性的追求是殊途同歸的，這是低壓電氣裝置設(shè)計(jì)的核心思想。第二步是要深入調(diào)研，了解掌握項(xiàng)目所在地的環(huán)境條件、安裝及使用習(xí)慣。不同外界環(huán)境條件有不同性質(zhì)和不同程度的電氣危險(xiǎn)，需采取不同的防范措施。第三步是掌握產(chǎn)品特點(diǎn)，注意認(rèn)證問(wèn)題。第四步是逐步適應(yīng)海外工程的EPC管理模式。

1 深入調(diào)研捕捉技術(shù)要點(diǎn)

海外工程在搜資階段，應(yīng)格外重視氣象及自然環(huán)境條件資料的搜集。在《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版中，詳細(xì)介紹了電器設(shè)備、開關(guān)柜及導(dǎo)體的正常使用條件，當(dāng)環(huán)境條件不滿足時(shí)，應(yīng)于設(shè)計(jì)中提出特殊要求。影響電氣設(shè)計(jì)的常見因素有：在海拔較高地區(qū)，電器絕緣及電纜溫升受到影響，應(yīng)加以修正；在干熱、濕熱地區(qū)宜采用干熱、濕熱帶專用電器產(chǎn)品，亞濕熱帶地區(qū)可采用普通型電器產(chǎn)品，但應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)剡\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)加強(qiáng)防水、防潮、防霉、防銹等措施；在風(fēng)速較大的地區(qū)，應(yīng)對(duì)在屋頂上設(shè)置的光伏發(fā)電太陽(yáng)能板提出結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施；在風(fēng)沙灰塵大的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)不同灰塵沉降量提出設(shè)備IP防護(hù)等級(jí)；在有鹽霧腐蝕的地區(qū)，裸露設(shè)備外殼及橋架、電纜護(hù)套等可選用不銹鋼、鋁合金、PVC等材質(zhì)，保護(hù)層可采取涂料、熱鍍鋅、隔絕空氣等方式；在有白蟻、鼠類等蟲害的地區(qū)，電纜溝及入戶管處應(yīng)做好密封處理，并采取噴灑藥水、預(yù)埋藥物等措施，PVC管應(yīng)選硬質(zhì)管材，電纜應(yīng)選用有鎧裝的外護(hù)套，必要時(shí)可選用防白蟻電纜；在膨脹土、濕陷土地區(qū)，外線電纜盡量采用鎧裝電纜直埋地敷設(shè)方式；在高土壤電阻率地區(qū)，應(yīng)采取降低接地電阻的措施，如換土、降阻劑等；頻繁受雷電災(zāi)害和地震的地區(qū)，可按我國(guó)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 基于規(guī)范適用及功能優(yōu)先原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 過(guò)電流保護(hù)

2.1.1 過(guò)載保護(hù)

(1)過(guò)載保護(hù)的條件

過(guò)載保護(hù)為電氣設(shè)計(jì)師所熟知，應(yīng)用起來(lái)較為簡(jiǎn)單。GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 第6.3.3條[1]和IEC標(biāo)準(zhǔn)《低壓電氣裝置》IEC 60364-4-43∶2008 第433.1條在過(guò)載保護(hù)方面要求一致。

值得注意的是，規(guī)范中的斷路器整定電流In并不是脫扣動(dòng)作電流。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到In時(shí)，不論時(shí)間多長(zhǎng)，過(guò)載防護(hù)電器都是不動(dòng)作的。In是可長(zhǎng)期通過(guò)保護(hù)電器而不會(huì)使電器的特性變劣的電流。

過(guò)載保護(hù)中“Iz=1.45I2”公式的意義在于其允許回路短時(shí)過(guò)載，以節(jié)約有色金屬。該公式所述的跳閘動(dòng)作電流應(yīng)小于回路導(dǎo)體電流限值，即“約定時(shí)間的約定脫扣電流小于1.45倍導(dǎo)體載流量”，這才是必須校驗(yàn)的內(nèi)容。與短時(shí)過(guò)載相反，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，第二個(gè)公式不適用于經(jīng)常發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)少量過(guò)負(fù)載的回路，需注意工程中對(duì)于此種回路的導(dǎo)體截面應(yīng)適當(dāng)放大，詳見IEC 60364-4-43：2008 第433.1條。

做海外工程時(shí)，所選用的產(chǎn)品可能來(lái)自不同區(qū)域的不同產(chǎn)品系列，“約定時(shí)間約定脫扣電流I2”應(yīng)由制造商提供或按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)命名和提供，因此須關(guān)注“Iz=1.45I2”。某些設(shè)計(jì)人員因?yàn)椴焕斫鈴亩鲆曉摴斤@然是不妥的。

(2)根據(jù)諧波含量選擇過(guò)載保護(hù)及中性線導(dǎo)體截面

根據(jù)IEC 60364-4-43：2008 第433.1條注2，IB是通過(guò)線路(相線)的設(shè)計(jì)電流或在三次諧波含量較高的情況下通過(guò)中性點(diǎn)的永久電流，因此過(guò)載保護(hù)選擇校驗(yàn)需考慮線路的諧波含量。海外工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)格外注重諧波含量較高回路的設(shè)計(jì)問(wèn)題，或設(shè)置就地補(bǔ)償，或依據(jù)諧波含量選擇相線及中性線導(dǎo)體截面，詳見GB50054-2011 表3.2.9(本文不在贅述)。

(3)關(guān)于經(jīng)濟(jì)電流密度

經(jīng)濟(jì)電流密度數(shù)據(jù)的確定，與銅/鋁的價(jià)格、銀行的利息、電能的費(fèi)用等多種因素有密切關(guān)系。在海外工程中，項(xiàng)目后期運(yùn)行維護(hù)的成本問(wèn)題應(yīng)納入設(shè)計(jì)師考慮范圍，可根據(jù)項(xiàng)目運(yùn)行工況及電價(jià)、銅價(jià)的調(diào)研情況，適當(dāng)推廣TOC總費(fèi)用法選擇導(dǎo)體截面。筆者認(rèn)為，在高電價(jià)地區(qū)或高電價(jià)用電單位的工作時(shí)間長(zhǎng)、負(fù)荷穩(wěn)定的線路上，應(yīng)優(yōu)先選用此方法進(jìn)行電纜截面選擇。

(4)過(guò)載保護(hù)其他問(wèn)題

根據(jù)IEC 60364-4-43：2008 第433.3.3條，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及爆炸風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)所的過(guò)載保護(hù)設(shè)置需特殊考慮。在下列回路上不應(yīng)裝設(shè)過(guò)載保護(hù)電氣來(lái)切斷電源，僅需提供過(guò)載報(bào)警：消防設(shè)備的用電回路及安防設(shè)施的用電回路(如防盜報(bào)警、氣體報(bào)警等)。與我國(guó)規(guī)范GB 50054-2011 第6.3.6條及其條文說(shuō)明進(jìn)行比對(duì)，我國(guó)規(guī)范對(duì)最后一項(xiàng)“安防設(shè)施的用電回路”未提出明確設(shè)計(jì)要求。因此，海外工程中此條款可選擇執(zhí)行IEC標(biāo)準(zhǔn)，其為“安防系統(tǒng)、氣體報(bào)警、事故風(fēng)機(jī)供電電源等負(fù)荷僅提供報(bào)警信號(hào)而不切斷電源”的設(shè)計(jì)提供了明確的依據(jù)。事故風(fēng)機(jī)可以參考消防負(fù)荷處理，僅報(bào)警不跳閘、火災(zāi)時(shí)不切電，但不屬消防負(fù)荷性質(zhì)，不應(yīng)從消防專線內(nèi)供電。

2.1.2 短路保護(hù)

(1)金屬性短路的保護(hù)條件

根據(jù)GB 50054-2011 第6.2.2條及第6.2.3條[1]和IEC 60364-4-43：2008 第434.5條，短路保護(hù)電器應(yīng)滿足其額定分?jǐn)嗄芰Σ恍∮诎惭b地點(diǎn)預(yù)期最大短路電流的要求。當(dāng)短路保護(hù)電器的分?jǐn)嗄芰π∮谄浒惭b處預(yù)期短路電流時(shí)，在該段線路的上一級(jí)應(yīng)裝設(shè)具有所需分?jǐn)嗄芰Φ亩搪繁Ｗo(hù)電器；其上下兩級(jí)的短路保護(hù)電器的動(dòng)作特性應(yīng)配合，使該段線路及其短路保護(hù)電器能承受通過(guò)的短路能量[7]。電纜和絕緣導(dǎo)體的熱穩(wěn)定，應(yīng)按其截面積進(jìn)行校驗(yàn)，確保被保護(hù)回路任何點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，防護(hù)電器都能在被保護(hù)回路導(dǎo)體絕緣達(dá)到允許極限溫度前的時(shí)間內(nèi)切斷電源。

對(duì)于持續(xù)時(shí)間小于0.1s的短路電流來(lái)說(shuō)，大幅值的非周期分量發(fā)熱起到主要作用，因此對(duì)于短路保護(hù)裝置來(lái)講，設(shè)計(jì)人員選定的電纜，其k2s2應(yīng)大于短路保護(hù)裝置制造商所給出的允通能量(I2t)值。

對(duì)于持續(xù)時(shí)間大于0.1s且不超過(guò)5s的短路，其計(jì)算系數(shù)k，與導(dǎo)體電阻率、絕緣材質(zhì)、溫度系數(shù)和熱容以及短路電流通過(guò)時(shí)的初始和最終溫度有關(guān)。關(guān)于k值，我國(guó)規(guī)范GB 50054-2011 表A.0.7[1]和IEC 60364-4-43：2008 第434.5.2條表43A均有闡述。IEC標(biāo)準(zhǔn)較比我國(guó)規(guī)范更為全面，涵蓋了聚氯乙烯絕緣初始溫度為90℃的相關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)短路保護(hù)需注意問(wèn)題

變壓器出線套管至低壓配電柜總開關(guān)的一段母排，其無(wú)法裝設(shè)短路保護(hù)電器，這段母排的短路防護(hù)由變壓器高壓側(cè)的短路防護(hù)兼用。在設(shè)計(jì)中應(yīng)校驗(yàn)高壓側(cè)繼電保護(hù)對(duì)這段低壓母線短路防護(hù)的靈敏度是否滿足要求。在變電站布置中應(yīng)使變壓器盡量靠近低壓配電柜以減小此段母排的阻抗，提高高壓側(cè)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度。海外工程中，變配電室高壓側(cè)的電氣設(shè)計(jì)有時(shí)被劃分為外方負(fù)責(zé)；有時(shí)考慮維修便利性問(wèn)題，變壓器采用油變壓器，單獨(dú)設(shè)置變壓器室；有時(shí)受變配電室面積所限，低壓配電柜布置在遠(yuǎn)離變壓器處等。上述這些情況都需要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮，提出校驗(yàn)高壓側(cè)保護(hù)靈敏度的要求。

2.2 過(guò)電壓防護(hù)

2.2.1 暫時(shí)工頻過(guò)電壓防護(hù)

低壓系統(tǒng)暫時(shí)工頻過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題，為《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版新增內(nèi)容，其與IEC 60364-4-44∶2015的要求一致。

海外工程中，園區(qū)獨(dú)立變配電所的設(shè)計(jì)較國(guó)內(nèi)工程而言略為復(fù)雜，調(diào)研和設(shè)計(jì)時(shí)?？紤]到各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)、高壓系統(tǒng)接地型式、高壓系統(tǒng)接地故障電流IE等各因素。終端變電所高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)引起所供另一建筑物低壓電器裝置內(nèi)持續(xù)時(shí)間以若干毫秒計(jì)的暫時(shí)工頻對(duì)地過(guò)電壓，根據(jù)不同低壓系統(tǒng)的接地型式，有的可能引起人身電擊事故，有的可能引起設(shè)備絕緣損壞導(dǎo)致電氣火災(zāi)，該問(wèn)題需引起設(shè)計(jì)師足夠重視。我國(guó)設(shè)計(jì)師在承接國(guó)外項(xiàng)目時(shí)，有些電網(wǎng)側(cè)高壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)在調(diào)研考察時(shí)不能落實(shí)，設(shè)計(jì)師就參照國(guó)內(nèi)通用做法或當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院做法進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就給用戶留下了一些日后難以查明原因的電氣事故隱患。圖1以我國(guó)10/0.4kV終端變配電室為例，闡述暫時(shí)工頻過(guò)電壓的防護(hù)問(wèn)題。

若變電站高壓側(cè)有接地故障，工頻故障電壓(Uf)以及工頻應(yīng)力電壓(U1和U2)將影響低壓系統(tǒng)運(yùn)行。圖1(摘自IEC 60364-4-44：2015第442.2條圖44.A1)明確了變電所和低壓裝置可能對(duì)地的連接及故障時(shí)出現(xiàn)過(guò)電壓的典型示意圖，表1(摘自IEC 60364-4-44：2015第442.2條表44.A1)規(guī)定了不同類型過(guò)電壓相關(guān)計(jì)算方法。

圖1 變電站及低壓裝置可能對(duì)地的連接及故障時(shí)出現(xiàn)過(guò)電壓的示意圖

圖1中，RB為低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)內(nèi)接地裝置的接地電阻，Ω；RE為高壓系統(tǒng)保護(hù)接地的接地電阻，Ω；IE為高壓系統(tǒng)接地故障電流，A；RA為低壓電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)接地時(shí)的接地電阻，Ω；Uf為低壓系統(tǒng)在故障持續(xù)期間內(nèi)外露可導(dǎo)電部分與地之間的故障電壓(工頻故障電壓)，V；U0為低壓系統(tǒng)相線對(duì)中性點(diǎn)的標(biāo)稱電壓，V；U1、U2為低壓設(shè)備工頻應(yīng)力電壓，V；Id為在低壓系統(tǒng)第一次故障期間，流經(jīng)低壓裝置外露導(dǎo)電部件接地裝置的故障電流，A。

(1)10kV不接地系統(tǒng)接地故障引起的過(guò)電壓

10/0.4kV變配電所內(nèi)發(fā)生10kV單相接地故障時(shí)，IE值非常小。在低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)系統(tǒng)接地RB與變電站10kV保護(hù)接地RE共用時(shí)，高壓側(cè)單相接地故障會(huì)導(dǎo)致低壓系統(tǒng)對(duì)地電位及PE線對(duì)地電位升高至故障電壓Uf，實(shí)測(cè)表明，Uf數(shù)值一般可控制在接觸電壓限值50V以下，也就是說(shuō)，當(dāng)10kV電網(wǎng)為不接地系統(tǒng)時(shí)，變電站高壓側(cè)保護(hù)接地和低壓側(cè)的系統(tǒng)接地可共用同一接地裝置，低壓系統(tǒng)無(wú)需采取措施來(lái)防范可能出現(xiàn)的幅值不大的暫時(shí)過(guò)電壓危害。

低壓系統(tǒng)內(nèi)的工頻應(yīng)力電壓和工頻故障電壓 表1

注1：表44.A1 僅涉及有中性點(diǎn)的IT 系統(tǒng)。無(wú)中性點(diǎn)的IT 系統(tǒng)，公式宜相應(yīng)地修正。
注2：低壓系統(tǒng)接地不同類型(TN，TT，IT)詳見IEC 60364-1。
注3：對(duì)U1 和U2 要求源出于低壓設(shè)備耐暫時(shí)工頻過(guò)電壓的絕緣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(可見表44.A2)。
注4：在中性點(diǎn)與變電所接地裝置連接的系統(tǒng)內(nèi)，此暫時(shí)工頻過(guò)電壓也出現(xiàn)在建筑物外的外殼不接地的設(shè)備絕緣上。
注5：在TT 和TN 系統(tǒng)中，所謂“連接”和“分隔”系指RE 和RB 之間是否連接；對(duì)于IT 系統(tǒng)，系指RE 和Z 之間和RE 和RA 之間是否連接。

(2)10kV經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)接地故障引起的過(guò)電壓

在低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)系統(tǒng)接地RB與變電站10kV保護(hù)接地RE共用時(shí)，高壓側(cè)單相接地故障會(huì)導(dǎo)致低壓系統(tǒng)對(duì)地電位及PE線對(duì)地電位升高至故障電壓Uf，此上千伏的故障電壓Uf將傳導(dǎo)至低壓系統(tǒng)在10kV側(cè)切斷故障前引起對(duì)地大幅值暫時(shí)過(guò)電壓。

如低壓系統(tǒng)采用TN系統(tǒng)，如圖1所示，所供低壓裝置的外露可導(dǎo)電部分對(duì)地則有上千伏的故障電壓Uf。當(dāng)?shù)蛪弘姎庋b置位于建筑物內(nèi)時(shí)，由于等電位聯(lián)結(jié)的存在，人體同時(shí)觸及的導(dǎo)電部分不存在電位差。但低壓電氣裝置位于建筑物外時(shí)，如戶外安裝的路燈、電動(dòng)門、水泵以及其他電氣設(shè)備，其外露可導(dǎo)部分帶故障電壓Uf，但戶外地面卻為0V地電位，則人身電擊致死的危險(xiǎn)甚大。而且，因?yàn)?0kV側(cè)接地故障電流大，繼電保護(hù)切斷電源后，故障電壓也不可復(fù)現(xiàn)，所以一旦發(fā)生電擊事故，事故原因很難查清。

如低壓系統(tǒng)采用TT系統(tǒng)，高壓側(cè)接地故障時(shí)，TT系統(tǒng)內(nèi)接地的設(shè)備外殼和線路之間的絕緣存在被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，即工頻應(yīng)力電壓不滿足要求。

變電站設(shè)在建筑物內(nèi)部的情況下，不存在暫時(shí)工頻過(guò)電壓引起電氣事故的危險(xiǎn)，但由此變電站給其他建筑物供電時(shí)，均存在上述危險(xiǎn)。

(3)暫時(shí)工頻過(guò)電壓防護(hù)小結(jié)

海外工程終端變配電所設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮防范暫時(shí)工頻過(guò)電壓，允許的工頻應(yīng)力電壓不得超過(guò)表2(摘自IEC 60364-4-44∶2015第442.2.2條表44.A2)中給出的值，變電站內(nèi)共用接地極時(shí)，需降低RE(RB)及IE值。通常低壓系統(tǒng)的PEN導(dǎo)體為多點(diǎn)接地，總并聯(lián)接地電阻降低，則Uf值可按下式計(jì)算：Uf=0.5REIE，且要求允許的工頻故障電壓不得超過(guò)圖2(摘自IEC 60364-4-44∶2015第442.2.1條圖44.A2)中給出的值。

允許的工頻應(yīng)力電壓 表2

注:對(duì)于無(wú)鐘形導(dǎo)體的系統(tǒng),U0應(yīng)是相對(duì)相的電壓。
注1：表中第1行數(shù)值適用于接地故障切斷時(shí)間較長(zhǎng)的高壓系統(tǒng)，例如中性點(diǎn)絕緣和諧振接地的高壓系統(tǒng)；表中第2行數(shù)值適用于接地故障切斷時(shí)間較短的高壓系統(tǒng)，例如中性點(diǎn)低阻抗接地的高壓系統(tǒng)。兩行數(shù)值是低壓設(shè)備對(duì)于暫時(shí)工頻過(guò)電壓絕緣的相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。(見IEC60664-1)。
注2：對(duì)于中性點(diǎn)與變電所接地裝置連接的系統(tǒng)，此暫時(shí)工頻過(guò)電壓也出現(xiàn)在處于建筑物外的設(shè)備外殼不接地的絕緣上。

圖2 變電所內(nèi)高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)

在高壓中性點(diǎn)有效接地、低壓采用TN系統(tǒng)時(shí)，引出低壓線路在總等電位聯(lián)結(jié)作用范圍外，允許接觸電壓值與接地故障保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間對(duì)照?qǐng)D3(圖44.A2)允許的故障電壓值，以及表3(表44.A2)允許的工頻應(yīng)力電壓，即可確定接地極電阻值。舉例說(shuō)明：如高壓接地故障保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間為0.4s，查圖3(圖44.A2)可知允許接觸電壓值為310V，在總等電位聯(lián)結(jié)作用范圍外，可認(rèn)為允許接觸電壓值與接地故障電壓值相近，當(dāng)10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地，接地故障電流IE限值為600A時(shí)，共用接地電阻值可為0.5Ω。

高壓中性點(diǎn)不接地或非有效接地、低壓TN系統(tǒng)時(shí)，接觸電壓限值≤50V，規(guī)范要求IE≤10A，則接地電阻RB值5Ω即可滿足要求。

系統(tǒng)接地與保護(hù)接地的電阻值應(yīng)按工頻過(guò)電壓限值和接觸電壓限值、低壓系統(tǒng)接地故障自動(dòng)切斷電源要求及高、低壓系統(tǒng)接地型式不同組合確定。在海外工程設(shè)計(jì)中，不論是不是我方進(jìn)行高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，均應(yīng)對(duì)項(xiàng)目所在國(guó)的電網(wǎng)基礎(chǔ)條件落實(shí)格外重視，至少需明確項(xiàng)目所在地高壓系統(tǒng)接地型式、接地故障電流IE值以及高壓接地故障保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間等主要技術(shù)參數(shù)。

當(dāng)海外工程終端獨(dú)立變電站基礎(chǔ)條件不詳時(shí)，筆者建議采取下列措施進(jìn)一步完善：1)高壓側(cè)保護(hù)接地和低壓側(cè)的系統(tǒng)接地可分設(shè)兩個(gè)接地極，免于復(fù)雜計(jì)算。2)TN系統(tǒng)建筑物內(nèi)要完善總等電位聯(lián)結(jié)措施。3)建筑物外的TN系統(tǒng)改為局部TT系統(tǒng)，切斷故障電壓傳導(dǎo)的路徑。

2.2.2 瞬態(tài)沖擊過(guò)電壓防護(hù)

防范瞬態(tài)沖擊過(guò)電壓有多種措施，一方面是防止在設(shè)備線路上產(chǎn)生這種危險(xiǎn)過(guò)電壓，另一方面是產(chǎn)生了這種過(guò)電壓時(shí)能消除或減少其有害效應(yīng)。前者可通過(guò)在電氣裝置中分流、等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、接地和正確布線等方法緩解，后者可通過(guò)在線路中設(shè)置SPD來(lái)減少其有害效應(yīng)。海外工程設(shè)計(jì)中，要重視多種手段的聯(lián)合運(yùn)用，尤其是現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心等類似敏感設(shè)備集中的建筑越發(fā)多見，應(yīng)力求在方案設(shè)計(jì)階段優(yōu)化建筑平面布置，抑制瞬態(tài)沖擊過(guò)電壓的能量。

關(guān)于低壓系統(tǒng)中電氣設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值，我國(guó)規(guī)范GB 50057-2010《建筑物階雷設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.4.4內(nèi)已經(jīng)給出了380/220V的數(shù)值，但在海外工程中由于各國(guó)家標(biāo)稱電壓等級(jí)多樣，因此設(shè)備耐沖擊電壓額定值、SPD的有效電壓保護(hù)水平值的選擇也必然與國(guó)內(nèi)工程有所差異。筆者摘錄了IEC 60364-4-44：2015第443.6.2條表443.2(見表3)，供設(shè)計(jì)師們參考。

設(shè)備耐沖擊電壓額定值UW 表3

2.3 電氣防火

2.3.1 短路引發(fā)火災(zāi)

GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第9章，明確了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置要求，但在海外工程中該系統(tǒng)的使用會(huì)受到一些客觀條件的限制，要考慮該系統(tǒng)的后期運(yùn)維便利性，維修配件應(yīng)能在所在國(guó)購(gòu)入替換，且備有多語(yǔ)種的操作指南，使得工程交付時(shí)可以順利提供技術(shù)培訓(xùn)，方便受過(guò)培訓(xùn)的電氣人員能夠在警報(bào)發(fā)生時(shí)及時(shí)處理報(bào)警信息，排除火災(zāi)隱患。

海外項(xiàng)目中，如果不采用裝設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的方式預(yù)防電氣火災(zāi)，也可參考IEC標(biāo)準(zhǔn)，在建筑物內(nèi)設(shè)置多級(jí)RCD來(lái)達(dá)到同樣目的。接地故障的短路，無(wú)論是金屬性還是電弧性，均可用RCD來(lái)切斷電源。IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦在大型建筑物內(nèi)，可裝設(shè)二級(jí)到三級(jí)RCD，詳見圖3。

圖3 建筑物內(nèi)多級(jí)RCD

2.3.2 接觸不良引發(fā)火災(zāi)

接觸不良引發(fā)火災(zāi)主要是鋁線連接不良和插頭、插座連接不良兩個(gè)主要誘因。實(shí)踐中大量插頭、插座火災(zāi)都發(fā)生在用戶自己加接的接線板上，我國(guó)現(xiàn)階段設(shè)計(jì)在墻上的固定插座數(shù)量安裝過(guò)少，接線板的使用不可避免，所以接觸不良引發(fā)火災(zāi)的事故屢禁不止。某些執(zhí)行美標(biāo)的國(guó)家根本不允許使用臨時(shí)接線板，美國(guó)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用電器具電源插頭線的長(zhǎng)度不得小于1.8 m，與此相適應(yīng)，住宅電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，墻上兩固定插座的間距不得大于3.6m，插座到門框的距離不得大于1.8m。這種設(shè)計(jì)規(guī)范及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的嚴(yán)密配合，使得當(dāng)?shù)厥褂门R時(shí)接線板的幾率大大減低，客觀上對(duì)該類型的火災(zāi)實(shí)施了有效防護(hù)。

2.3.3 電氣裝置布置不當(dāng)引發(fā)火災(zāi)

電氣設(shè)備熱效應(yīng)產(chǎn)生的火災(zāi)不容忽視，我國(guó)規(guī)范和IEC標(biāo)準(zhǔn)都把這部分內(nèi)容列為電氣防火的重點(diǎn)條款，如GB 50016-2014(2018)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.2.4條、GB 50222-2017《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第4.0.14條和第4.0.17條，工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)上述條款有所體現(xiàn)。

2.3.4 防電氣火災(zāi)蔓延及封堵措施

防電氣火災(zāi)沿線路蔓延，是防災(zāi)的一項(xiàng)重要措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡量避免線路多次跨越防火分區(qū)，增加火災(zāi)蔓延的隱患，前期應(yīng)優(yōu)化豎井布置，后期施工過(guò)程中，還應(yīng)確保防火封堵措施有效落實(shí)。

3 基于使用和維護(hù)便利原則落實(shí)產(chǎn)品選型

在海外項(xiàng)目技術(shù)設(shè)備選型方面，一要充分考慮使用方在當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期承擔(dān)日常維護(hù)保養(yǎng)和定期大修的可行型、便利性，二要注意電氣產(chǎn)品的強(qiáng)制性認(rèn)證問(wèn)題。因此在海外工程中尤其要慎重選擇大型電氣設(shè)備。筆者在設(shè)計(jì)某中東項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)，該市對(duì)干式變壓器完全沒(méi)有維修能力，其常用變壓器類型為采用Midel 7131型絕緣液的油浸變壓器。美國(guó)NFPA標(biāo)準(zhǔn)中變壓器油絕緣分為普通油絕緣和難燃絕緣油兩種。我國(guó)GB 50016-2014(2018)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)油浸變壓器的應(yīng)用做了明確規(guī)定、且為強(qiáng)制性條款，但其條文的正文卻沒(méi)對(duì)這兩種絕緣油作區(qū)分，在條文說(shuō)明中，又將“油浸”的定義縮小為“可燃油浸”，放松了規(guī)范正文的要求。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)常用的柴油閃點(diǎn)60～90℃、燃點(diǎn)220℃，該類油變所用的難燃絕緣油，其閃點(diǎn)、燃點(diǎn)都高于300℃，火災(zāi)危險(xiǎn)性都是低于柴油的，因此，該類變壓器可以參考柴油發(fā)電機(jī)，而不是參考油浸變壓器相關(guān)條款，在《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范中》相關(guān)條文指導(dǎo)下使用。海外工程在執(zhí)行規(guī)范的層面，應(yīng)準(zhǔn)確理解規(guī)范制訂的初衷并了解當(dāng)?shù)赝ㄓ卯a(chǎn)品的特點(diǎn)，方可優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在遵循美標(biāo)體系的國(guó)家，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要以NEMA標(biāo)準(zhǔn)為主，其電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)電壓、頻率和接地型式來(lái)選擇。筆者以NEMA常用插座樣式為例，說(shuō)明設(shè)計(jì)師必須掌握當(dāng)?shù)赝ㄓ卯a(chǎn)品后方可開展設(shè)計(jì)，見圖4。

圖4 NEMA標(biāo)準(zhǔn)插座產(chǎn)品系列

4 全面咨詢?yōu)轫?xiàng)目順利推進(jìn)助力

工程建設(shè)全過(guò)程咨詢主要涵蓋設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)四個(gè)方面，國(guó)內(nèi)項(xiàng)目由于分工細(xì)化，設(shè)計(jì)師對(duì)后三個(gè)階段的了解相對(duì)較少。海外工程設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)電纜色號(hào)、常用電氣設(shè)備安裝、電價(jià)及其影響、招投標(biāo)采購(gòu)程序、不同廠家的產(chǎn)品特點(diǎn)等問(wèn)題有所了解，還應(yīng)對(duì)施工組織有簡(jiǎn)單概念，便于預(yù)估施工臨時(shí)用電方案以及確保施工用電安全。

1)電纜色號(hào)問(wèn)題：除三相四線制各國(guó)對(duì)應(yīng)不同顏色外，美標(biāo)國(guó)家還有120/240系統(tǒng)，單相三線系統(tǒng)所配導(dǎo)線為L(zhǎng)1、L1'、N，即同相位還有“火線”、“副火線”之分，需區(qū)分L1、L1'的電纜顏色。2)美標(biāo)插座安裝：有人說(shuō)國(guó)標(biāo)是“左零右火”，美標(biāo)是“左火右零”，這個(gè)安裝細(xì)節(jié)對(duì)電氣安全影響重大，應(yīng)于設(shè)計(jì)說(shuō)明中明確，正確方式見圖5。3)RCD選用問(wèn)題：RCD分為電子式及電磁式兩類，電子式RCD借其所在回路處的故障殘壓提供的能量來(lái)使LCD動(dòng)作，如果故障殘壓過(guò)低能量不足，RCD就有可能拒動(dòng)。在120V美標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)注意此問(wèn)題。4)施工相關(guān)問(wèn)題：在IEC標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，建筑施工場(chǎng)地屬于特殊場(chǎng)所，不具備等電位聯(lián)結(jié)，電擊風(fēng)險(xiǎn)大，應(yīng)特殊處理。

圖5 插座接線示意

5 結(jié)束語(yǔ)