低压电气设计中易被忽略的问题分析

2015-04-07朱雅琦

四川水泥 2015年1期

关键词：相线中性线变电所

朱雅琦姜双

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司)

低压电气设计中易被忽略的问题分析

朱雅琦姜双

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司)

本文从一个设计者的角度凭借多年设计和校审图纸的经验对建筑电气施工图设计，总结了几点施工图设计中容易被忽略的问题，旨在与广大电气同行共同学习和探讨，以便更好地理解国家规范条文。

负荷分级系统接地型式电缆截面选择

引言

近年来，我国经济的迅猛发展很大程度上推动了我国建筑业的发展。为追求经济利益最大化，许多建设方要求的设计工期往往很短，导致建筑电气设计师在设计时，有些问题被忽略或者没有时间认真计算，最终留下很多安全隐患。

一、负荷分级

低压电气设计中首要环节就是确定用电负荷的负荷分级，并以此为依据确定供电方案。对于地下为I类汽车库，地上为二类高层的建筑，并与地下相通，这种情况消防设备的负荷等级的划分，笔者认为：根据《高层民用建筑设计防火规范》规定，高层建筑的消防用电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电，GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计规范》第9.0.1条第一款规定I类汽车库消防用电按一级负荷供电。所以消防用电设备应按一级负荷要求供电，这不算抬高用电设备的负荷级别，设计应该从全局出发，确保消防用电的可靠性。

二、电缆截面选择

1、《低压配电设计规范》GB50054-2010第3.2.2条选择导体截面，应符合六条规定（本文不赘述）。

（1）第3条“导体应满足动稳定和热稳定的要求”，我们在设计变电所用电或距离变电所较近的直接从变电所馈出的小容量风机等设备的配电箱或控制箱前端电缆时，配电箱或者控制箱的整定电流一般不超过25A,因此选择4mm2截面电缆，但是这样却不满足热稳定的要求。根据3.2.14条式3.2.14 S≥I错误！未找到引用源。/k 式中t为保护电器自动切断电流的动作时间，一般取0.02s;k为系数，按照规范附录A表格选择；t和k值，比较固定，导体截面积S主要取决于I，I为短路电流，I越大，截面积S也越大。简单地说，距离变电所越近的配电箱，导体阻抗越小，短路电流I就越大，相应S也越大。因此，变电所出线回路容量不宜过小，导线截面不宜小于6 mm2。一旦容量过小，一定要做热稳定校验。

（2）第4条“线路电压损失应满足用电设备正常工作及启动时端电压的要求”。《供配电系统设计规范》GB50052-2009第 5.0.4条规定电动机端子处电压偏差允许值为±5%额定电压。照明：在一般工作场所为±5%额定电压；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%，-10%额定电压；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%，-10%额定电压。我们在设计中选用小截面电缆（如6 mm2，10 mm2）作为远距离配电干线时，一定要按照电压损失进行校验。

2、中性线（N）与保护线（PE）的选择：

（1）单相两线制电路中，无论相线截面大小，中性线截面都应与相线截面相同。

（2）三相四线制配电系统中，N线的允许载流量不应小于线路中最大的不平衡负荷电流及谐波电流之和。当相线线芯不大于16 mm2（铜）或25 mm2（铝）时，中性线应选择与相线相等的截面。当相线线芯大于16 mm2（铜）或25 mm2（铝）时，若中性线电流较小可选择小于相线截面，但不应小于相线截面的50%，且不小于16 mm2（铜）或25 mm2（铝）。

（3）三相平衡系统中，有可能存在谐波电流，影响最显著的是三次谐波电流，中性线三次谐波电流值等于相线谐波电流的3倍。选择中性线截面时应计入谐波电流的影响。当谐波电流较小时，仍按照相线电流选择导线截面积，但计算电流按基波电流除以校正系数（校正系数查《低压配电设计规范》GB50054-2011表3.2.9）。当三次谐波电流超过33%时，他所引起的中性线电流超过基波的相电流。此时，应按中性线电流选择导线截面。

三、柴油发电机容量选择

建筑物的用电负荷分三类：第一类为保安性负荷，即保证大楼内人身及设备安全和可靠运行的负荷，如消防水泵、消防电梯、防排烟设备、应急照通讯设备、重要的计算机及相关设备等；第二类为保障性负荷，即保障大楼运行的基本设备负荷，主要是工作区照明、部分电梯、通道照明；第三类为一般负荷，即除了上述负荷意外的负荷，如空调、水泵及其他一般照明、动力设备。计算发电机容量时，第一类负荷必须考虑在内，即必须采用发电机组；第二类负荷则根据大楼的功能和电网情况来定，若大楼功能要求较高或城市电网供电不稳定，则应将第二类负荷考虑在内，但若将第一类、第二类负荷简单相加来选择柴油发电机容量，则所选容量会很大，因为在消防状态时，只需保证消防设备的运行，第二类负荷不使用；而在非消防状态下电网停电时，消防设备不使用，所以选择两者中较大者作为发电机容量。在计算消防负荷时也应考虑其使用的同时性，尤其消防风机的累加只应加入与其相邻的防火分区的用电量。这样所选容量较经济实用。

四、低压系统接地型式

低压系统接地的型式分为TN、TT和IT等3种，TN系统又可分为TN-C、TN-S和TN-C-S系统。其中TN-C、TN-S、TN-C-S和TT系统接地型式均属三相四线制。

一般民用建筑设计中，低压系统接地型式的选择经常难以把握。对于一个变电所或一台变压器的供电范围而言，中性线（N）和保护线（PE）仅在局部范围内分开时，称为TN-C-S系统。中性线（N）和保护线（PE）在变电所处就完全分开时，称为TN-S系统。当建筑物以低压供电如采用TN系统时宜采用TN-C-S系统，在建筑物内同一信息系统内的诸信息技术设备的“地”即其金属外壳，都是连接只通过正常泄漏电流的 PE线的，PE线上的电压降很小，所以TN-C-S和 TN-S系统一样能使信息各信息技术设备取得比较均等的参考电位而减少干扰。但就减少共模电压干扰而言，TN-CS系统内的中性线和PE线是在低压电源进线处才分开，而非TN-S系统在变电所处分开。当建筑物内部设有变电所时宜采用TN-S系统，因为在有变电所的建筑物内设置点位上互不影响的系统接地和保护接地比较困难，而且因PEN线上电流产生电压降导致的电位差而引起不良后果，因此，有变电所的建筑物内应采用TN-S系统。