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建筑工程配电设计中普遍存在的问题与解决方案
- 2020-03-16-

     现代建筑工程施工中配电系统设计是保证施工各个工序安全顺利实施的重要保障,配电系统设计的优劣直接影响建筑施工的效率、质量和安全。如果配电系统设计不合理、不规范,不仅严重影响施工的正常进行,延长施工的工期,更给整个建筑安全留下巨大隐患。本文结合实际情况,客观阐述建筑工程中配电系统的设计特点,详细指出变电所位置、防雷措施、照明和消防电气等设计的要求,以供交流和探讨。

     建筑工程设计是一项工程初始阶段的重要环节,其设计质量的优劣是决定整个工程质量与安全的关键因素。根据我国大量的建筑工程质量事故统计显示,在所有的工程质量事故中,由于设计问题造成的工程质量事故占了40%左右。由此可见,工程设计的优劣是施工中对工程质量控制的关键因素,现代建筑工程配电系统设计同样如此。随着我国城市化建设的步伐不断加快,建筑施工愈发频繁,然而,在建筑施工中由于雷击或供电线路老化、损坏及配线系统设计不合理造成的电气火灾事故不断上升,给人们敲响了警钟。建筑施工现场的临时用电设备必须制定科学合理、严格规范的使用计划和施工方案,对线路接地设计必须严格按照操作规范进行规划,否则,将对建筑施工安全造成无法预料的后果。

    一、供配电系统的设计

    我国施工现场临时用电工程所采用的线路电压为380V、相电压为220V、电源(电力变压器)中性点接地的三相四线制系统中,接地、接零保护系统分类为TT、TN-C和TN-S三种系统。下面对这三种系统加以分析比较。

    TT系统是指在中性点接地的电力系统中,将电源电气设备不带电的金属外壳或接地保护的系统。TT系统对接地保护电阻方面具有良好的性能,但需要耗费大量钢材,而接地安装和埋设施工也需要较大的工程量,故这种系统经济性不高。

    TN系统是一种在电源中性点接地中,将电气设备不带电的金属外壳或基座经中性点接零的保护系统。在这个系统中,作零线(N)与保护零线(PE)合一的系统为TN—C系统。工作零线N与保护零线(PE)分开的系统为TN-S系统。

     分析比较这三种系统,在TN-S接零保护系统中,只要在配电装置中设置漏电保护器,这种系统便可明显地克服TT系统的缺陷。既经济,技术操作上也方便,电气设备的正常不带电的金属外壳或基座在任何情况下都能保持对地零电位水平。按建设部JGJ4688(施工现场临时用全技术规范)规定。

     建筑工程施工中配电系统设计多采用TN-S系统,但在实际安装过程中必须充分考虑到各种自然界条件的影响,如暴露在风吹、日晒、雨淋下,对配电系统容易造成机械损伤、绝缘体性能下降甚至短路事故。由于其长时间暴露在公共场所,也无电位联结,对人员生命安全带来巨大威胁。采用TN—S系统供电时,灯具的金属外壳都是通过PE线连接的,当某个灯具发生故障时,其故障将随PE转到其他灯具上,容易造成户外无等电位连接的电击威胁。因此室外多采用TT接地系统,为户外灯设置接地极,引出单独的线接灯具的金属外壳,以避免由PE线引来别处的故障电压。

    二、电负荷与配电线路截面的选择问题

    由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷,三相负荷不平衡必然导致零线通过不平衡电流,随着电脑及各种家用电器的发展与普及,低压电网高次谐波污染日益加剧,3次及其奇倍数谐波均构成中性线电流。中性线过大电流并由此引发电火灾的现象也日益增多。为此,相关设计规范已规定,三相四线或二相三线的配电线路中,当用电负荷大部分为单相负荷时,其N线或PEN线截面不宜小于相线截面;以气体放电灯为主要负荷的回路中,N线截面不应小于相线截面……“可见,民用建筑配电系统的干线、支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用20世纪80年代的做法,选择N或PEN线截面是相线截面的l/2或1/4,这也是最常见的电气设计安全问题之一。

    三、变电所位置的确定

    随着我国经济社会的发展,现代高层建筑用电量逐渐增大,这就对建筑物配电系统的安装位置提出了较高的要求。在确定变电所位置时,应充分考虑变电所高压负荷,对于降低电能损耗、保证用电安全稳定具有重要作用。

     对于30层以内的高层建筑,配电系统通常设置在底层;60层左右的高层建筑,则直接设置在建筑物地下或中层和顶层,也可以只设置在建筑物地下。变电所的数量及其位置的分布,应通过技术经济比较决定。同时也要保证可用性与维修的方便。

    四、防雷与接地

     现代建筑的防雷设计,采用传统的避雷方法简单可靠,更加经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接,形成等电位层。现代建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙,与楼板的连接十分可靠,关键是做好金属管线的接地。现代建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地,都是合在一起的,组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定,通常是在4Ω以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体己能满足接地电阻的要求,仍需要装设水平的人工接地体,将主要的建筑物基础连接成接地网,这对均衡电位、提高安全性都有好处。

    五、电气照明设计

    建筑物照明配电设计,包括光源的选择、照明度的大小、照明范围、照明设备造型、位置的选择、光能控制和配电线路敷设等,而随着人们对生活居住环境要求的不断提高,照明设计需要与现代建筑装饰效果密切联系,照明设备的造型、光线、照射范围等都应与建筑艺术意境相结合,并考虑节能效果。选用高光效电光源,可以取得节能的明显效果。在审核图纸时,经常发现应急照明支线带两个防火分区的灯具,没有按照建筑电气工程施工质量验收规范要求,此类问题应该注意。

    六、消防电气设计

    消防电气设计在设计工作中占有非常重要的地位。它涉及到火灾报警、扑救及人民生命财产的重要安全问题,因此应按国家有关规范做好消防电气设计。火灾报警系统的形式应根据具体设计对象来确定,设计者首先必须搞清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体的分布等诸多因素,再根据这些因素来确定火灾报警系统的形式。

    例如:许多电气设计消防线路采用穿塑料管保护,并从吊顶内走线。而“民用建筑工程配电设计规范”中规定消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路,应穿金属管保护,并暗敷在非燃烧体结构内。其保护层厚度不应小于30mm.当必须明敷时,应在金属管上采取防火措施。

    七、结束语

    在现代建筑工程配电系统设计中,必须充分考虑配电系统的安全稳定运行,从根源上杜绝故障的出现,将安全隐患降至最低,同时还应考虑电气设备与现代建筑结构相结合的装饰效果,这也对行业内建筑电气施工单位提出了更高的要求。