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建筑工程配電設計中普遍存在的問題與解決方案
- 2020-03-16-

     現代建筑工程施工中配電系統設計是保證施工各個工序安全順利實施的重要保障,配電系統設計的優劣直接影響建筑施工的效率、質量和安全。如果配電系統設計不合理、不規范,不僅嚴重影響施工的正常進行,延長施工的工期,更給整個建筑安全留下巨大隱患。本文結合實際情況,客觀闡述建筑工程中配電系統的設計特點,詳細指出變電所位置、防雷措施、照明和消防電氣等設計的要求,以供交流和探討。

     建筑工程設計是一項工程初始階段的重要環節,其設計質量的優劣是決定整個工程質量與安全的關鍵因素。根據我國大量的建筑工程質量事故統計顯示,在所有的工程質量事故中,由于設計問題造成的工程質量事故占了40%左右。由此可見,工程設計的優劣是施工中對工程質量控制的關鍵因素,現代建筑工程配電系統設計同樣如此。隨著我國城市化建設的步伐不斷加快,建筑施工愈發頻繁,然而,在建筑施工中由于雷擊或供電線路老化、損壞及配線系統設計不合理造成的電氣火災事故不斷上升,給人們敲響了警鐘。建筑施工現場的臨時用電設備必須制定科學合理、嚴格規范的使用計劃和施工方案,對線路接地設計必須嚴格按照操作規范進行規劃,否則,將對建筑施工安全造成無法預料的后果。

    一、供配電系統的設計

    我國施工現場臨時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)中性點接地的三相四線制系統中,接地、接零保護系統分類為TT、TN-C和TN-S三種系統。下面對這三種系統加以分析比較。

    TT系統是指在中性點接地的電力系統中,將電源電氣設備不帶電的金屬外殼或接地保護的系統。TT系統對接地保護電阻方面具有良好的性能,但需要耗費大量鋼材,而接地安裝和埋設施工也需要較大的工程量,故這種系統經濟性不高。

    TN系統是一種在電源中性點接地中,將電氣設備不帶電的金屬外殼或基座經中性點接零的保護系統。在這個系統中,作零線(N)與保護零線(PE)合一的系統為TN—C系統。工作零線N與保護零線(PE)分開的系統為TN-S系統。

     分析比較這三種系統,在TN-S接零保護系統中,只要在配電裝置中設置漏電保護器,這種系統便可明顯地克服TT系統的缺陷。既經濟,技術操作上也方便,電氣設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地零電位水平。按建設部JGJ4688(施工現場臨時用全技術規范)規定。

     建筑工程施工中配電系統設計多采用TN-S系統,但在實際安裝過程中必須充分考慮到各種自然界條件的影響,如暴露在風吹、日曬、雨淋下,對配電系統容易造成機械損傷、絕緣體性能下降甚至短路事故。由于其長時間暴露在公共場所,也無電位聯結,對人員生命安全帶來巨大威脅。采用TN—S系統供電時,燈具的金屬外殼都是通過PE線連接的,當某個燈具發生故障時,其故障將隨PE轉到其他燈具上,容易造成戶外無等電位連接的電擊威脅。因此室外多采用TT接地系統,為戶外燈設置接地極,引出單獨的線接燈具的金屬外殼,以避免由PE線引來別處的故障電壓。

    二、電負荷與配電線路截面的選擇問題

    由于民用建筑用電負荷絕大多數為單相負荷,三相負荷不平衡必然導致零線通過不平衡電流,隨著電腦及各種家用電器的發展與普及,低壓電網高次諧波污染日益加劇,3次及其奇倍數諧波均構成中性線電流。中性線過大電流并由此引發電火災的現象也日益增多。為此,相關設計規范已規定,三相四線或二相三線的配電線路中,當用電負荷大部分為單相負荷時,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荷的回路中,N線截面不應小于相線截面……“可見,民用建筑配電系統的干線、支干線及支線的導線截面原則上均應選擇N或PEN線截面與相線截面相同。然而當前仍有為數不少的民用建筑配電設計中仍沿用20世紀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,這也是最常見的電氣設計安全問題之一。

    三、變電所位置的確定

    隨著我國經濟社會的發展,現代高層建筑用電量逐漸增大,這就對建筑物配電系統的安裝位置提出了較高的要求。在確定變電所位置時,應充分考慮變電所高壓負荷,對于降低電能損耗、保證用電安全穩定具有重要作用。

     對于30層以內的高層建筑,配電系統通常設置在底層;60層左右的高層建筑,則直接設置在建筑物地下或中層和頂層,也可以只設置在建筑物地下。變電所的數量及其位置的分布,應通過技術經濟比較決定。同時也要保證可用性與維修的方便。

    四、防雷與接地

     現代建筑的防雷設計,采用傳統的避雷方法簡單可靠,更加經濟合算。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。現代建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻,與樓板的連接十分可靠,關鍵是做好金屬管線的接地。現代建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地,都是合在一起的,組成混合接地系統。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作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體己能滿足接地電阻的要求,仍需要裝設水平的人工接地體,將主要的建筑物基礎連接成接地網,這對均衡電位、提高安全性都有好處。

    五、電氣照明設計

    建筑物照明配電設計,包括光源的選擇、照明度的大小、照明范圍、照明設備造型、位置的選擇、光能控制和配電線路敷設等,而隨著人們對生活居住環境要求的不斷提高,照明設計需要與現代建筑裝飾效果密切聯系,照明設備的造型、光線、照射范圍等都應與建筑藝術意境相結合,并考慮節能效果。選用高光效電光源,可以取得節能的明顯效果。在審核圖紙時,經常發現應急照明支線帶兩個防火分區的燈具,沒有按照建筑電氣工程施工質量驗收規范要求,此類問題應該注意。

    六、消防電氣設計

    消防電氣設計在設計工作中占有非常重要的地位。它涉及到火災報警、撲救及人民生命財產的重要安全問題,因此應按國家有關規范做好消防電氣設計。火災報警系統的形式應根據具體設計對象來確定,設計者首先必須搞清楚設計對象的建筑形式、規模、分類、建筑個體的分布等諸多因素,再根據這些因素來確定火災報警系統的形式。

    例如:許多電氣設計消防線路采用穿塑料管保護,并從吊頂內走線。而“民用建筑工程配電設計規范”中規定消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播等線路,應穿金屬管保護,并暗敷在非燃燒體結構內。其保護層厚度不應小于30mm.當必須明敷時,應在金屬管上采取防火措施。

    七、結束語

    在現代建筑工程配電系統設計中,必須充分考慮配電系統的安全穩定運行,從根源上杜絕故障的出現,將安全隱患降至最低,同時還應考慮電氣設備與現代建筑結構相結合的裝飾效果,這也對行業內建筑電氣施工單位提出了更高的要求。

    

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