關(guān)于建筑工程配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的探討

宋暉

摘要：建筑工程施工中配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保證施工各個(gè)工序安全順利實(shí)施的重要保證，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響建筑施工的效率、質(zhì)量和安全。本文結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前建筑工程配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討，以供交流和學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：建筑工程；配電設(shè)計(jì)；常見(jiàn)問(wèn)題；解決措施

中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑行業(yè)迅速發(fā)展，隨之而來(lái)的是建筑安全事故的不斷發(fā)生。在這些建筑事故中由于雷擊或供電線路老化、損壞及配線系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而造成的電氣火災(zāi)事故占有很大比例。如何制定科學(xué)合理、嚴(yán)格規(guī)范的配電設(shè)計(jì)方案，已越來(lái)越受建筑工程設(shè)計(jì)人員的重視。下面，本人結(jié)合多年工作實(shí)際，對(duì)當(dāng)前建筑工程配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行簡(jiǎn)要探索，僅供同行參考和學(xué)習(xí)。

1 建筑工程配電系統(tǒng)概述

1.1在介紹建筑工程配電系統(tǒng)前，我們首先要搞清一個(gè)概念，那就是建筑工程供配電系統(tǒng)。建筑工程供配電系統(tǒng)就是解決建筑物所需電能的供應(yīng)和分配的系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)的組成部分。主要涉及：電氣設(shè)備，變、配電所，低壓配電系統(tǒng)，建筑物防雷與接地裝置等方面。隨著現(xiàn)代化建筑的出現(xiàn)，建筑的供電不再是一臺(tái)變壓器供幾幢建筑物，而是一幢建筑物往往用一臺(tái)乃至十幾臺(tái)變壓器供電；供電變壓器容量也增加了；另外，在同一幢建筑物中常有一、二、三級(jí)負(fù)荷同時(shí)存在，這就增加了供電系統(tǒng)的復(fù)雜性。但供電系統(tǒng)的基本組成卻基本一樣。通常對(duì)大型建筑或建筑小區(qū)，電源進(jìn)線電壓多采用10kV，電能先經(jīng)過(guò)高壓配電所，再由高壓配電所將電能分送給各終端變電所。經(jīng)配電變壓器將10kV高壓降為一般用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。也有些小型建筑，因用電量較小，仍可采用低壓進(jìn)線，此時(shí)只需設(shè)置一個(gè)低壓配電室，甚至只需設(shè)置一臺(tái)配電箱即可。

1.2在搞清建筑工程供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，我們重點(diǎn)介紹一下是建筑工程配電系統(tǒng)。建筑工程配電系統(tǒng)就是將建筑電力系統(tǒng)中從降壓配電變電站（高壓配電變電站）出口到用戶端的這一段系統(tǒng)稱為建筑配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)是由多種配電設(shè)備（或元件）和配電設(shè)施所組成的變換電壓和直接向終端用戶分配電能的一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2 建筑工程配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

我國(guó)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電工程所采用的線路電壓為380V、相電壓為220V、電源（電力變壓器）中性點(diǎn)接地的三相四線制系統(tǒng)中，接地、接零保護(hù)系統(tǒng)分類為TT、TN-C和TNS三種系統(tǒng)電力。下面對(duì)這三種系統(tǒng)加以分析比較。

TT系統(tǒng)是指在中性點(diǎn)接地的電力系統(tǒng)中，將電源電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼或接地保護(hù)的系統(tǒng)。TT系統(tǒng)對(duì)接地保護(hù)電阻方面具有良好的性能，但需要耗費(fèi)大量鋼材，而接地安裝和埋設(shè)施工也需要較大的工程量，故這種系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性不高。

TN系統(tǒng)是一種在電源中性點(diǎn)接地中，將電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼或基座經(jīng)中性點(diǎn)接零的保護(hù)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，作零線（N）與保護(hù)零線（PE）合一的系統(tǒng)為TN—C系統(tǒng)。工作零線N與保護(hù)零線（PE）分開(kāi)的系統(tǒng)為TN-S系統(tǒng)。

分析比較這三種系統(tǒng)，在TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)中，只要在配電裝置中設(shè)置漏電保護(hù)器，這種系統(tǒng)便可明顯地克服TT系統(tǒng)的缺陷。既經(jīng)濟(jì)，技術(shù)操作上也方便，電氣設(shè)備的正常不帶電的金屬外殼或基座在任何情況下都能保持對(duì)地零電位水平。按建設(shè)部JGJ4688（施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用全技術(shù)規(guī)范）規(guī)定。

建筑工程施工中配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用TN-S系統(tǒng)，但在實(shí)際安裝過(guò)程中必須充分考慮到各種自然界條件的影響，如暴露在風(fēng)吹、日曬、雨淋下，對(duì)配電系統(tǒng)容易造成機(jī)械損傷、絕緣體性能下降甚至短路事故。由于其長(zhǎng)時(shí)間暴露在公共場(chǎng)所，也無(wú)電位聯(lián)結(jié)，對(duì)人員生命安全帶來(lái)巨大威脅。

采用TN-S系統(tǒng)供電時(shí)，燈具的金屬外殼都是通過(guò)PE線連接的，當(dāng)某個(gè)燈具發(fā)生故障時(shí)，其故障將PE轉(zhuǎn)到其他燈具上，容易造成戶外無(wú)等電位連接的電擊威脅。因此室外多采用TT接地系統(tǒng)，為戶外燈設(shè)置接地極，引出單獨(dú)的線接燈具的金屬外殼，以避免由PE線引來(lái)別處的故障電壓。

3 配電變壓器的設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，用電設(shè)備容量在250KW或需要變壓器容量在160KVA以上者應(yīng)以高壓方式供電的要求，可知凡是有一定建筑規(guī)模的工程都將使用電力變壓器，但對(duì)于如何選擇變壓器容量的問(wèn)題上對(duì)有些設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)還存在誤區(qū)。認(rèn)為變壓器有功負(fù)荷能力、容量應(yīng)按照計(jì)算負(fù)荷負(fù)載或接近滿負(fù)載選擇。其實(shí)這是一種錯(cuò)覺(jué)，誤認(rèn)為“滿負(fù)荷”可以做到物盡其用，節(jié)省投資，殊不知變壓器的高效率在（95%以上），只有當(dāng)變壓器的負(fù)荷在0.5-0.6時(shí)才可能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然最后確定變壓器容量時(shí)還要綜合考慮其它一些因素，例如環(huán)境溫度的影響，降低溫度可以提高變壓器的輸出功率和減少變壓器的損耗，又如變壓器臺(tái)數(shù)的合理選擇和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等等都是影響變壓器容量選擇的考慮因素。

4 電負(fù)荷與配電線路截面設(shè)計(jì)

由于民用建筑用電負(fù)荷絕大多數(shù)為單相負(fù)荷，三相負(fù)荷不平衡必然導(dǎo)致零線通過(guò)不平街電流，隨著電腦及各種家用電器的發(fā)展與普及，低壓電網(wǎng)高次諧波污染日益加劇，3次及其奇倍數(shù)諧波均構(gòu)成中性線電流。中性線過(guò)大電流并由此引發(fā)電火災(zāi)的現(xiàn)象也日益增多。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范已規(guī)定。三相四線或二相三線的配電線路中，當(dāng)用電負(fù)荷大部分為單相負(fù)荷時(shí)，其N線或PEN線截面不宜小于相線截面；以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路中?？梢?jiàn)，民用建筑配電系統(tǒng)的干線、支干線及支線的導(dǎo)線截面原則上均應(yīng)選擇N或PEN線截面與相線截面相同。然而當(dāng)前仍有為數(shù)不少的民用建筑配電設(shè)計(jì)中仍沿用20世紀(jì)80年代的做法，選擇N或PEN線截面是相線截面的l/2或1/4，這也是最常見(jiàn)的電氣設(shè)計(jì)安全問(wèn)題之一。

5變電所位置的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑特別是高層建筑用電量逐漸增大，這就對(duì)建筑物配電系統(tǒng)的安裝位置提出了較高的要求。在確定變電所位置時(shí)，應(yīng)充分考慮變電所高壓負(fù)荷，對(duì)于降低電能損耗、保證用電安全穩(wěn)定具有重要作用。

對(duì)于30層以內(nèi)的高層建筑，配電系統(tǒng)通常設(shè)置在底層；60層左右的高層建筑，則直接設(shè)置在建筑物地下或中層和頂層，也可以只設(shè)置在建筑物地下。變電所的數(shù)量及其位置的分布，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定。同時(shí)也要保證可用性與維修的方便。

6 防雷與接地設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑的防雷設(shè)計(jì)。采用傳統(tǒng)的避雷方法簡(jiǎn)單可靠，更加經(jīng)濟(jì)合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋有可靠的連接，形成等電位層?，F(xiàn)代建筑都是采用鋼筋混凝土剪力培，與樓板的連接十分可靠，關(guān)鍵是做好金屬管線的接地。現(xiàn)代建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4Ω以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體己能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對(duì)均衡電位、提高安全性都有好處。

7 電氣照明設(shè)計(jì)

建筑物照明配電設(shè)計(jì)，包括光源的選擇、照明度的大小、照明范圍、照明設(shè)備造型、位置的選擇、光能控制和配電線路敷設(shè)等，而隨著人們對(duì)生活居住環(huán)境要求的不斷提高，照明設(shè)計(jì)需要與現(xiàn)代建筑裝飾效果密切聯(lián)系，照明設(shè)備的造型、光線、照射范圍等都應(yīng)與建筑藝術(shù)意境相結(jié)合，并考慮節(jié)能效果。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。在審核圖紙時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)應(yīng)急照明支線帶兩個(gè)防火分區(qū)的燈具，沒(méi)有按照建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求，此類問(wèn)題應(yīng)該注意。

8 消防電氣設(shè)計(jì)

消防電氣設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)工作中占有非常重要的地位。它涉及到火災(zāi)報(bào)警、撲救及人民生命財(cái)產(chǎn)的重要安全闖題，因此應(yīng)按國(guó)家有關(guān)規(guī)范作好消防電氣設(shè)計(jì)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)的形式應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)對(duì)象來(lái)確定。設(shè)計(jì)者首先必須搞清楚設(shè)計(jì)對(duì)象的建筑形式、規(guī)模、分類、建筑個(gè)體的分布等諸多因素，再根據(jù)這些因素來(lái)確定火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的形式。例如：許多電氣設(shè)計(jì)消防線路采用穿塑料管保護(hù)，并從吊頂內(nèi)走線。而“民用建筑工程配電設(shè)計(jì)規(guī)范”中規(guī)定消防聯(lián)動(dòng)控制、自動(dòng)滅火控制、通信、應(yīng)急照明及緊急廣播等線路。應(yīng)穿金屬管保護(hù)。并暗敷在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)。其保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm。當(dāng)必須明敷時(shí)，應(yīng)在金屬管上采取防火措施。

9 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前建筑工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們必須充分考慮供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從根源上杜絕故障的出現(xiàn)，將安全隱患降至最低，同時(shí)還應(yīng)考慮電氣設(shè)備與現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合的裝飾效果，這也對(duì)行業(yè)內(nèi)建筑電氣施工單位提出了更高的要求。