摘要：供配電系統(tǒng)的可靠，直接關(guān)系到人身安全、任何事故都將造成難以估計的經(jīng)濟損失，因此，供配電系統(tǒng)的安全性在電氣設(shè)計時是成為重要的一環(huán)。本文闡述了某大學實驗樓配電線路設(shè)計及接地系統(tǒng)的特點，說明了在建筑電氣設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題。望引起相關(guān)人員的重視,以期找出一種較理想的建筑電氣設(shè)計方案。

　　關(guān)鍵詞：建筑電氣、供配電、線路設(shè)計、接地系統(tǒng)

　　Abstract: the reliable power supply system, and directly related to personal safety, any accident will cause that it is difficult to estimate the economic loss, therefore, the safety of the power supply system in the electrical design is to become the important part. This paper expounds the experiment building a university distribution circuit design and grounding the characteristics of the system, indicates that in building electrical design problems in the process. Drawing the attention of the relevant personnel, so as to find out a more ideal building electrical design scheme.

　　Keywords: electrical building, power supply line design, grounding system

　　中圖分類號： TM726.4 文獻標識碼：A 文章編號：

　　一 配電線路設(shè)計

　　1.1布線合理避免相互干擾

　　實驗樓內(nèi)有多種布線系統(tǒng),包括有供電線路布線系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)、火災(zāi)報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、 閉路電視系統(tǒng)等。在其中,有些是強電系統(tǒng),有些是弱電系統(tǒng),而弱電線路易受強電線路的電磁干擾,造成信號模糊、噪聲大,甚至不能正確使用。因此,在布線過程中應(yīng)注意將信號線與電源線分開敷設(shè),不能敷設(shè)在同一個橋架中,強電橋架與弱電橋架隔開一定距離布置，對一些重要的弱電線路采用屏蔽措施。

　　1.2區(qū)分負載性質(zhì)采用分路供電及控制

　　實驗樓內(nèi)負載種類多,且各種負載對電源及接地要求各不相同,設(shè)計時應(yīng)考慮分路供電。照明線路中的熒光燈等一些非線性負荷,產(chǎn)生的諧波會影響電子設(shè)備的正常工作,因此,計算機房及精密電子設(shè)備的供電,應(yīng)設(shè)計獨立的供電回路,并且在回路內(nèi)最好加設(shè)交流不間斷電源,以防意外停電對設(shè)備的影響;又如實驗設(shè)備用電線路、照明線路與火災(zāi)報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)用電線路因功能不同,應(yīng)該分路供電,以便在放假期間,關(guān)閉其他系統(tǒng)電源但仍保證防火與防盜系統(tǒng)的供電。實驗樓應(yīng)設(shè)置專門的配電室,實現(xiàn)對上述電路的集中控制,配電室位置應(yīng)靠近用電量大的區(qū)域,以減少線路的電能損耗。

　　1.3保證三相負載平衡

　　三相負載不平衡,會造成中性線電位偏移,使單相電壓出現(xiàn)較大偏差,其上用電器不能正常工作,這個問題也是電氣設(shè)計過程中必須考慮的問題。在實驗樓內(nèi),由于單相用電設(shè)備較多,設(shè)計時不注意,往往會造成三相的不平衡。因此,在設(shè)計時,先計算各種用電器額定功率 PN 及同時需要系數(shù)Kd,再根據(jù)下式計算實際功率 Pf:

　　Pf=∑PN×Kd

　　Kd 值根據(jù)用電器的使用的同時性、負荷效率及平均效率確定,一般在0.4~0.7之間。根據(jù)Pf值來分配各相上的負荷,這樣,可減少三相不平衡度。

　　1.4保護元件的選用

　　電氣保護主要有過載保護、短路保護及漏電保護。因樓內(nèi)各實驗室負荷大小不一,儀器設(shè)備過載能力不一,所需的保護要求不一,為了起可靠的保護,應(yīng)采用上下級有級差的電氣保護系統(tǒng),即在配電室、各樓層、各室均裝設(shè)保護元件。為了便于維護,在各室要裝設(shè)增帶漏電保護的空氣開關(guān),發(fā)生脫扣時,一般人員就可恢復,如采用熔斷器,燒毀時要由專業(yè)電工進行更換;但在各樓層、配電室及有大功率用電器的實驗室,因負載大,電流大,當發(fā)生大電流短路時,應(yīng)注意空氣開關(guān)其極限分斷能力應(yīng)大于線路的最大短路電流。保護元件在選用上除額定電壓、額定電流應(yīng)與所保護電路匹配外,動作時間也要滿足被保護電路或設(shè)備的要求。

　　1.5導線的選用

　　導線的選用參數(shù)主要是材質(zhì)與截面積二項。材質(zhì)一般有銅和鋁二種,室內(nèi)布線一般采用銅導線,因為銅導線具有較高的過載余量,雖然其價格比鋁導線高,但在安全用電方面,銅導線具有絕對的優(yōu)勢。在確定導線截面積時,不能根據(jù)各相用電器的額定功率PN計算,而要根據(jù)實際功率Pf計算,這樣可以減小導線截面積,節(jié)約投資。

　　二 建筑電氣設(shè)計中的接地系統(tǒng)

　　在任何的建筑電氣設(shè)計中,接地系統(tǒng)都相當關(guān)鍵,因其不僅關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性,也關(guān)系到用電的安全性。一個完善、科學的接地系統(tǒng)是保證實驗樓內(nèi)各類用電器正常運行及操作者安全的必須條件,尤其對于計算機、精密檢測儀器等電子儀器,為保證其運行的準確性高,穩(wěn)定性好,應(yīng)有一個穩(wěn)定的基準電位,并且避免相互之間的電磁干擾,這也由接地系統(tǒng)來保證。

　　2.1 接地系統(tǒng)選擇

　　2.1.1 TN- C系統(tǒng)

　　又稱三相四線制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的N線與PE線共線, 統(tǒng)稱PEN線,設(shè)備的外露可導電部分與之相連,并作為單相用電設(shè)備工作接地。該系統(tǒng)對接地故障也較為敏感,又節(jié)約導線材料,在低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。

　　2.1.2 TN- S系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)N線與PN線分開,用電設(shè)備外露可導電部分與公共PE線相連。其特點是:正常情況下,PE線上無電流通過,不會對連接PE線上的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,并且,N線斷線也不會影響到PE線上其它設(shè)備的防間接觸電的安全,安全可靠性能高;另外,保證各接地線都從接地體一點引出,選擇正確的接地電阻值,使電子設(shè)備共同獲得一個等電位基準點,可滿足精密電子設(shè)備工作的要求。

　　2.1.3 TN- S- C系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成,第一部分是TN-C系統(tǒng),第二部分是 TN-S系統(tǒng),分界面在N線與PE線的連接點。該系統(tǒng)適合用于實驗樓無變壓器,電源由校區(qū)公共電網(wǎng)供電的情況。

　　2.1.4 TT 系統(tǒng)

　　配電變壓器中性點應(yīng)直接接地,與PE線接地是完全分開的。該系統(tǒng)常用于實驗樓供電來自市區(qū)公共電網(wǎng)的情況。其特點是:該系統(tǒng)在正常運行時,不管三相負荷平衡不平衡,在中性線N帶電情況下,PE線都不會帶電,各設(shè)備經(jīng)各自的 PE 線接地或經(jīng)公共接地網(wǎng)接地,相互間無電磁干擾。但當設(shè)備外殼未接地而發(fā)生設(shè)備漏電故障時,故障電流可能很小,不能導致漏電保護器動作,使設(shè)備外殼長時間帶電,增加操作者的觸電危險。因此,該系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)靈敏度高的觸電保護器。

　　2.2 接地類型

　　在一棟實驗樓中,存在多種的接地類型,各自功用不一,但相互關(guān)聯(lián)。對于普通的機電設(shè)備,其所需的接地類型有工作接地、保護接地用重復接地;對于精密電子設(shè)備,還應(yīng)設(shè)置直流接地、屏蔽接地和防靜電接地;對于整棟實驗樓來說,還必須布設(shè)防雷接地系統(tǒng)。

　　2.2.1 工作接地

　　為保證電力系統(tǒng)和設(shè)備達到正常工作要求而進行的接地叫工作接地。主要是指變壓器中性點直接或經(jīng)消弧線圈接地及中性線( N線) 接地,實驗樓設(shè)有專用變壓器或低壓電網(wǎng)進戶處應(yīng)設(shè)置此類接地。應(yīng)注意的是N線必須采用銅芯絕緣線并有足夠的截面積,接地電阻R≤4Ω并保持恒定;配電中的等電位接線端子不能外露,一般設(shè)在專用等電位箱內(nèi),且不能與其它接地系統(tǒng),如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接。

　　2.2.2屏蔽接地

　　在一個用電環(huán)境中,電磁干擾現(xiàn)象是不可忽視的。電磁噪聲的來源很廣泛,比如交流線路的瞬態(tài)電涌脈沖,高頻設(shè)備及非線性設(shè)備的運行都會產(chǎn)生大量的高頻諧波,自然雷擊和靜電放電、高電壓及大功率輻射電磁場、導體間的耦合,都會產(chǎn)生電磁噪聲。電磁噪聲對數(shù)字信號及模擬信號的傳輸有極大的干擾作用,會影響電子設(shè)備的正常工作,嚴重的會導致設(shè)備的損壞。因此,實驗樓電氣系統(tǒng)中,電磁兼容設(shè)計是非常重要的,對樓內(nèi)的電子設(shè)備及信號傳輸線應(yīng)實行屏蔽接地的保護措施,以消除內(nèi)部自身傳導和外來的干擾。

　　2.2.3 重復接地

　　在TN系統(tǒng)中,如PE線(或PEN線)出現(xiàn)斷線,保護接地功能損失,也會發(fā)生觸電事故。因此,對一些關(guān)鍵設(shè)備及關(guān)鍵部位進行重復接地, 以保證人身安全。

　　2.2.4保護接地

　　為保障人身安全、防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導電部分進行接地叫保護接地,其連接線即為 PE 線。實驗樓內(nèi)設(shè)備多種多樣,而且也存在一些非帶電導電設(shè)備與構(gòu)件,如果設(shè)備的絕緣破損,會使設(shè)備外殼帶電,人體觸及外殼,相線電流就會流經(jīng)人體經(jīng)大地返回中性點,發(fā)生觸電事故。因此,容易漏電設(shè)備的外殼和一些外設(shè)導電構(gòu)件應(yīng)用 PE 線連接并接地,并嚴禁 PE線與 N 線連接,其上也不能安裝開關(guān)和熔斷器。保護接地的接地電阻 R≤4Ω,其值越小,對人體的觸電保護功能越好。

　　2.2.5直流接地

　　電子設(shè)備在進行輸入信息,傳輸信息,轉(zhuǎn)換能量,放大信號,邏輯動作,輸出信息等一系列過程中都是通過微電位或微電流快速進行,且設(shè)備之間常要通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行工作。因此為了使其準確性高,穩(wěn)定性好,除了需有一個穩(wěn)定的供電電源外,還必須具備一個穩(wěn)定的基準電位。

　　2.2.6防雷接地

　　把雷電電流迅速導入大地,以防止雷害為目的的接地稱為防雷接地。實驗樓內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng),這些電子設(shè)備及布線系統(tǒng)耐壓等級低,防干擾要求高,最怕受到雷擊。不管是直擊,串擊,反擊都會使電子設(shè)備受到不同程度的損壞或嚴重干擾。因此對實驗樓的防雷接地設(shè)計必須嚴密、可靠。大學實驗樓根據(jù)其重要性,按照現(xiàn)行的《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》設(shè)計防雷接地措施,接地電阻 R≤10Ω，同時對強電、弱電進戶線作電涌保護,要求如下:

　　1.在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應(yīng)在低壓電源線路引入的總配電箱處裝設(shè)”I”級試驗的電涌保護器。

　　2.在電子系統(tǒng)的室外線路采用金屬線時,其引入的終端箱處應(yīng)安裝D1類高能量試驗類型的電涌保護器。

　　3. 在電子系統(tǒng)的室外線路采用光纜時,其引入的終端箱處的電氣線路側(cè),當無金屬線路引出本建筑物至其他有自己接地裝置的設(shè)備時可安裝B2類慢上升率試驗類型的電涌保護器。

　　2.2.7防靜電接地

　　在實際中,靜電所造成的危害與損失的例子不可勝數(shù)。靜電不僅會導致計算機等精密電子設(shè)備運行出現(xiàn)隨機故障,而且還會造成某些元器件。并且其產(chǎn)生很頻繁,很難消除。在實驗樓內(nèi),精密電子設(shè)備及其輔助設(shè)施如地板、工作臺等,甚至工作人員的穿著都要采取防靜電措施,最簡單的措施就是將這些物品進行接地,使產(chǎn)生的靜電流入大地,這種接地叫防靜電接地。接地時,應(yīng)將所有設(shè)備外殼及室內(nèi)(包括地板)設(shè)施必須均與PE線多點可靠連接,一般接地電阻R≤100Ω。特別在計算機房,由于設(shè)備密度高,使用時間長,人員多,極易產(chǎn)生靜電,必須采取防靜電措施。

　　單點接地是指保護接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開,各自成為獨立系統(tǒng),再各自連接到本樓層或本機房的局部等電位接地端子板上，等電位銅排另一端與統(tǒng)一接地體或總等電位接地端子板連接。局部等電位接地端子板應(yīng)與預留的樓層主鋼筋接地端子連接。統(tǒng)一接地體為接地電位基準點,其一般與大樓的樁基鋼筋連成一體,形成自然接地體網(wǎng)。該系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)共用,根據(jù)規(guī)范規(guī)定,保護性接地和功能性接地共用一組接地裝置，其接地電阻應(yīng)按其中最小值確定，選其接地電阻R≤1Ω。若達不到要求,必須增加人工接地體或采用化學降阻法,使接地電阻 R≤1Ω。

　　三 結(jié)束語

　　目前, 大學實驗樓內(nèi)有各種不同貴重設(shè)備, 數(shù)字化、自動化程度高，正確的電氣線路設(shè)計及接地系統(tǒng)設(shè)計及其重要。一個好的設(shè)計能保證各種設(shè)備運行的可靠性、 穩(wěn)定性及安全性, 避免相互之間的干擾,并能得到準確的、科學實驗數(shù)據(jù)。