對(duì)工程電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析

摘要：低壓配電系統(tǒng)在建筑工程電氣系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位，為了保證電氣系統(tǒng)的安全性及可靠性，必須對(duì)低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)引起重視。

關(guān)鍵詞：工程電氣；低壓配電系統(tǒng)；電涌保護(hù)器；設(shè)計(jì)

1.前言

近幾年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)建筑工程中的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能以及施工質(zhì)量提出了更高要求，為了使相關(guān)人員對(duì)低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，本文主要作以下相關(guān)分析。

2.電涌保護(hù)器簡介

2.1限壓型（壓敏電阻）

此類型電涌保護(hù)器的殘壓比較低，受到過電壓的保護(hù)作用時(shí)，其會(huì)逐漸泄放雷電能能量，會(huì)對(duì)雷電過電壓的發(fā)展過程產(chǎn)生一定影響，當(dāng)沒有電涌的時(shí)候，電涌保護(hù)器就會(huì)呈高阻抗，當(dāng)電涌中的電流及電壓出現(xiàn)一定增大時(shí)，阻搞就會(huì)逐漸變小，最終呈低阻抗導(dǎo)通狀態(tài)[1]。

2.2電壓開關(guān)型SPD

此類型電涌保護(hù)器具有較強(qiáng)的放電能力及較大的通流量，當(dāng)電涌電壓達(dá)到一定程度時(shí)，SPD就會(huì)突然變?yōu)榈完幙?，?dāng)沒有電涌時(shí)，SPD就會(huì)呈高阻狀態(tài)。

2.3組合型

此類型電涌保護(hù)器由限壓型組件和開關(guān)型組件共同組成，在建筑物的入口處，同選用電壓開關(guān)型SPD來對(duì)雷電能量進(jìn)行泄放，然后在后級(jí)電路中選用限壓型SPD對(duì)因前級(jí)雷電能量瀉放后、后級(jí)線路中所產(chǎn)生的高過電壓進(jìn)行限制。

3.電涌保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1確定建筑物電涌保護(hù)防護(hù)等級(jí)

結(jié)合CECS 174—2004中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一般公共建筑物對(duì)電涌保護(hù)系統(tǒng)的可靠等級(jí)要求進(jìn)行評(píng)估，然后結(jié)合建筑物等效受雷面積、防雷等級(jí)、雷暴日等指標(biāo)，把保護(hù)等級(jí)分為甲、乙、丙、丁4級(jí)，在設(shè)計(jì)時(shí)，把附屬變配電建筑物定為乙類，配電間定為丙類。

3.2確定各級(jí)SPD主要技術(shù)參數(shù)

各級(jí)電涌保護(hù)器均使用電壓限制型。

3.3 SPD設(shè)置位置、電壓保護(hù)水平及保護(hù)模式

結(jié)合建筑物對(duì)電涌保護(hù)防護(hù)等級(jí)的要求，在PLC控制系統(tǒng)及直流系統(tǒng)電源側(cè)設(shè)置設(shè)備級(jí)SPD3，使Uρ≤1.5kV，在配電中心的每段母排總進(jìn)線處設(shè)置相應(yīng)的人口級(jí)SPDI，使Uρ為≤2.5 kV，把低壓配電系統(tǒng)接地制式設(shè)為TN制，SPD模式設(shè)為中性線/相線與地之間的共模保護(hù)模式，而配電系統(tǒng)中的設(shè)備級(jí)SPD3則使用全保護(hù)接線模式。

3.4 SPD自身的保護(hù)

把各級(jí)SPD支路安裝在用于對(duì)短路故障進(jìn)行保護(hù)的熔斷器中，以對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

4.電涌保護(hù)器在智能建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1電涌保護(hù)器的安裝位置及接線方式

（1）3+NPE接線：三個(gè)間隙SPD或2個(gè)MOV接在N和L之間，在TT系統(tǒng)剩余電流保護(hù)器（RCD）的電源側(cè)安裝一個(gè)間隙型SPD，并使之處于PE和N之間，把RC安裝在SPD電源側(cè)，以對(duì)故障電流進(jìn)行檢測，從而在一定程度上避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

（2）3P接線：當(dāng)PE線和N線相連時(shí)，把SPD接在二者之間，具體位置為TN— C—S系統(tǒng)的進(jìn)戶處以及TN—C、TN—S系統(tǒng)中變壓器的低壓側(cè)，在TN— C—S、N—C、TN—S系統(tǒng)外，PE線和N線之間、PE線和L線之間安裝4P，主要安裝在TT系統(tǒng)中剩余電流保護(hù)器（RCD）的負(fù)荷側(cè)。

4.2“3十NPE”模式電涌保護(hù)器在智能建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）限壓型SPD+開關(guān)型SPD。屬于氧化鋅壓敏電阻器件，其對(duì)雷電能量的瀉放能力較小，但是其可對(duì)過電壓進(jìn)行有效控制，把之應(yīng)用于智能建筑中，可使過電壓得到較有效的控制；開關(guān)型SPD屬于間隙放電型器件，其對(duì)雷電能量有非常強(qiáng)的瀉放能力，把之安裝在智能建筑中，可使雷電能量得到有效泄放；因此，通常把開關(guān)型SPD安裝在建筑物入口所在位置，而限壓型SPD則安裝在后級(jí)電路中，把二者配合使用，可使配電線路的安全性得到一定保證。

（2）剩余電流保護(hù)器（RCD）。①RCD可對(duì)接地故障所產(chǎn)生的危害進(jìn)行有效預(yù)防，其能在數(shù)十毫秒的時(shí)間內(nèi)對(duì)故障電流進(jìn)行快速切斷，即使發(fā)生直接接觸電擊的接觸電壓為220V，高靈敏度的RCD也能在人體出現(xiàn)心室纖顫導(dǎo)致死亡以前對(duì)電源進(jìn)行快速切斷，一般而言，其只能對(duì)所保護(hù)的回路內(nèi)的故障進(jìn)行保護(hù)，因此，為了防止別處沿PE線等故障而引發(fā)電擊事故，必須把RCD安裝在PE和N之間[2]。②在SPD的負(fù)荷側(cè)安裝RCD，可在一定程度上防止電源進(jìn)線處大大幅值的雷電脈沖電流不必要地通過RCD的零序電流互感器，從而可對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行有效控制，因此，使用“3+NPE“模式對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時(shí)，可把NPE模塊安裝在RCD負(fù)荷側(cè)或RCD電源側(cè)，此時(shí)，需注意的是，如果采取“每線對(duì)地”保護(hù)模式，必須結(jié)合具體情況選擇合適的安裝位置。

5.級(jí)間配合及后備保護(hù)探討

5.1級(jí)間配合

在建筑物上安裝防直擊雷的相關(guān)裝置時(shí)，必須防雷等電位連接，必須把SPD安裝在低壓電源進(jìn)戶所在位置，此時(shí)如果供電變壓器的一次側(cè)系統(tǒng)不是接地系統(tǒng)，那么其Up值可選用較低值（如0.9kV），此時(shí)，除了某些I類設(shè)備，通常不需再安裝SPD。如果供電變壓器的一次側(cè)系統(tǒng)為小電阻按地系統(tǒng)，且出現(xiàn)一次側(cè)的高壓對(duì)外殼發(fā)生短路時(shí)，若上述安裝SPD處的PE線和中性線/相線之間不再出現(xiàn)1200V和（1200十Uo）V電壓時(shí)，可選用較低值（如0.9kV）作為其Up值；當(dāng)電壓為1200V或（1200十Uo）V時(shí)，最好把其Up值設(shè)為1.5 kV。

良好的級(jí)間配合才能使各位置對(duì)電壓保護(hù)水平的要求得到有效滿足，如第一級(jí)應(yīng)釋入絕大部分能量及電流，第二級(jí)、第三級(jí)逐漸減少，但是如果在同一條線路上所安裝的SPD動(dòng)作相互之間會(huì)產(chǎn)生影響，那么把它們都連上以后，各個(gè)SPD之間的通流就會(huì)難以像設(shè)想的那樣逐級(jí)降低，這樣就會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生一定破壞，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)引發(fā)爆炸事故。

以下為SPD級(jí)間配合問題的解決措施：

（1）解耦器：如果SPD間的距離過于緊湊，可在中間安裝解耦器，從而促進(jìn)級(jí)間的有效配合。

（2）SPD參數(shù)配合：結(jié)合專業(yè)防雷廠家、專業(yè)防雷專家等所提供技術(shù)對(duì)SPD的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

（3）級(jí)間距離：如果SPDIN的線路距離符合相關(guān)要求，此時(shí)在線路自然電感的阻滯作用下就可使級(jí)間配合良好，可是，如果建筑物的規(guī)模比較小，SPDIN的線路距離就會(huì)無法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)可增加電源線的長度，如可把電纜盤繞成圈等。

5.2后備保護(hù)裝置的選擇與安裝

SPD在電子設(shè)備及電氣中有著非常重要的保護(hù)作用，因此，必須對(duì)其自身的可靠性及安全性引起重視，如SPD劣化時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的熱脫扣裝置，這樣當(dāng)升溫到120℃時(shí)，就可脫扣，并自動(dòng)和并聯(lián)線路分開，從而避免爆炸、火災(zāi)等危險(xiǎn)事件。斷路器和熔斷器都是電流保護(hù)器，它們看對(duì)電涌保護(hù)器（SPD）短路現(xiàn)象進(jìn)行有效保護(hù)，選用此類裝置時(shí)，應(yīng)結(jié)合SPD產(chǎn)品說明書中所推薦的過電流保護(hù)器的最大額定值選擇（最好小于該值），如果對(duì)電氣線路進(jìn)行保護(hù)的過電流保護(hù)器的額定值比上述最大值小，也可不在SPD支路上安裝過電流保護(hù)器，但是如果為了便于對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行有效維護(hù)，則可都安裝這兩個(gè)過電流保護(hù)器。

6.結(jié)語

在低壓供配電系統(tǒng)中，電涌保護(hù)器有著非常重要的作用，當(dāng)配電系統(tǒng)都具備一定的安全性及可靠性時(shí)，整個(gè)工程電氣的安全性才能得到有效保證。本文就工程電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)作了相關(guān)分析，以此為工程電氣的相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]晁景.對(duì)工程電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2012，（10）：165.

[2]淺談高層住宅低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，（35）：141.

作者簡介：

曾令渝（1967.11.6），重慶工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，工程師，主要從事電氣專業(yè)方面的研究。