建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性研究

于開江

摘要：從進入二十一世紀(jì)以來，隨著國家經(jīng)濟水平高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程不斷加快，新建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)，與此同時，大量的用電設(shè)備也隨之產(chǎn)生。用電頻率的增加及用電負(fù)荷的增長使得人們對于低壓配電系統(tǒng)安全性的要求也越來越高。因此，本文針對建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)進行了一系列的研究和分析，并提出了一些關(guān)于提高其安全性的有效措施。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng) 安全性 分析 措施

一、關(guān)于低壓配電系統(tǒng)安全性的概述

智能產(chǎn)品和家電的快速普及讓人們在生活和辦公中對用電量的需求越來越大，而且新建筑與傳統(tǒng)相比較，用電的負(fù)荷終端更多更分散，低壓配電系統(tǒng)的復(fù)雜性也更高。因此，在用電安全和穩(wěn)定兩方面的要求也越來越嚴(yán)格。這也表明了開展建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性研究的，必要性和緊迫性。事實證明，如果建筑物低壓配電系統(tǒng)的安全性方面出現(xiàn)了任何一點問題，都極有可能演變成電力事故，進而造成不可挽回的后果，并對建筑物內(nèi)的人員和財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。所以，現(xiàn)代化的建筑對低壓配電系統(tǒng)的安全性要求也在不斷提高。

低壓配電系統(tǒng)中涉及安全方面的地方有很多，但是主要表現(xiàn)在配電系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的應(yīng)用、線纜的布局及接地等方面。低壓配電屬于一個系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響整體使用。作為電氣專業(yè)的設(shè)計者，必須要一絲不茍，發(fā)現(xiàn)問題要及時提出并解決，真正做到從源頭提高低壓配電的安全性及穩(wěn)定性。

二、低壓配電系統(tǒng)的分類

在我國，低壓配電系統(tǒng)根據(jù)其接地型式上的不同主要分為三類，即IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和TN系統(tǒng)。而系統(tǒng)接地又是低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅關(guān)系著整個低壓配電系統(tǒng)是否能正常運行，還直接影響人身安全和設(shè)備安全。所以，合理的設(shè)計系統(tǒng)接地是建筑電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中重要的任務(wù)。

（一）IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)的電源側(cè)帶電部分是不需要進行接地處理或者通過高阻抗來進行接地，但是電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分卻必須要進行獨立的接地處理。IT系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是提高了配電系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定性和安全性，因此，常被用在對連續(xù)供電要求比較嚴(yán)格的地方。目前，在國內(nèi)工程建設(shè)中，采用IT系統(tǒng)進行供電的工程仍然不多，尤其是在建筑電氣配電中更是少之又少。

雖然IT系統(tǒng)中可以配出中性線（N），但國際電工委員會（IEC）強烈建議不設(shè)置中性線。主要是因為如設(shè)置的中性線任何一點發(fā)生接地故障，都會改變整體供電系統(tǒng)的類別，不僅僅將IT系統(tǒng)的優(yōu)勢喪失殆盡，反而更加危險。以當(dāng)時的科技水平還沒有檢測中性線絕緣狀況的能力，所以才有強烈不建議配出中性線的觀點。但是，現(xiàn)在技術(shù)上已經(jīng)可以解決檢測問題，而且在《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》GB14050—2008中，IT系統(tǒng)圖就已經(jīng)配出了中性線N，使用上要安裝絕緣檢測裝置。即當(dāng)?shù)谝淮谓拥爻霈F(xiàn)故障報警時，工程人員，必須抓緊檢查并處理，出現(xiàn)第二點接地故障時，線路中設(shè)置的保護設(shè)備將自動切斷電源。即使國標(biāo)中已經(jīng)明示，卻仍有很多人堅持老思想、舊觀念，生怕出現(xiàn)問題。這也說明了我們對IT系統(tǒng)的了解還是不夠深入，也直接導(dǎo)致了IT系統(tǒng)不能大面積推廣。

（二）TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)的電源端直接進行接地處理，而且電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分也進行獨立的接地設(shè)置，設(shè)備的接地屬于接地保護。由于TT系統(tǒng)可以實現(xiàn)單相、三相混合供電，供電系統(tǒng)比較靈活，并且與TN系統(tǒng)相比可以節(jié)約部分導(dǎo)線，降低投資，所以目前多用于我國農(nóng)村低壓電網(wǎng)配電，適用于保護接地相對分散的用電區(qū)域。即使TT系統(tǒng)供電發(fā)生故障，使設(shè)備外殼帶電，那么較高的電位也不會通過接地保護線傳遞至整個系統(tǒng)。因此，TT系統(tǒng)也可以用于精密電子設(shè)備的低壓配電。

雖然TT系統(tǒng)的優(yōu)點很多，但是缺點也是比較致命的。比如，當(dāng)系統(tǒng)故障使電氣裝置的金屬外殼帶電時，即使設(shè)備已經(jīng)做了保護接地處理，并且通過接地可以極大的減少人員觸電的危險性，但是，配電回路中的保護裝置（斷路器）卻不一定能達到跳閘的條件，造成漏電設(shè)備的外殼對大地的電壓也會高于國家規(guī)定的安全電壓；當(dāng)設(shè)備的漏電電流較小時，就算線路中設(shè)有熔斷器保護裝置，那么也不一定能達到觸發(fā)熔斷的條件，通常還需要額外設(shè)置漏電保護裝置對配電回路進行深層次的保護。通過對TT系統(tǒng)優(yōu)缺點的分析和認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)TT系統(tǒng)很難勝任現(xiàn)代化建筑中低壓配電的任務(wù)。

（三）TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)一樣，都是在電源端有一點直接進行接地處理。不同的是，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分是通過保護中性導(dǎo)體或保護導(dǎo)體與電源端接地點進行連接，而不是直接對設(shè)備進行接地處理，這種處理方式屬于接零保護。采用TN系統(tǒng)進行低壓配電時，電氣設(shè)計相對比較復(fù)雜，并且可根據(jù)其保護零線與工作零線的分開情況又可以劃分為三種型式，即TN-S系統(tǒng)、TN-C系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)。

TN-S系統(tǒng)中的中性線N和保護線PE是分開的，所以在保護線上就沒有電流的存在，因此對大地也無電壓，與之相連的設(shè)備外殼在正常工作時候也不會帶電，所以供電系統(tǒng)的安全性很高，目前被廣泛的應(yīng)用在工民建建筑物的低壓配電系統(tǒng)。

TN-C系統(tǒng)的中性線N和保護線PE是合并使用，由一條PEN線承擔(dān)所有的任務(wù)。但是，如果配電系統(tǒng)的三相負(fù)荷不平衡時，工作N線就會產(chǎn)生不平衡電流，設(shè)備對地也會產(chǎn)生電壓；如果N線故障或者斷線，那么PE線就會隨之帶電，直接導(dǎo)致設(shè)備外殼帶電。在設(shè)計低壓配電時候，設(shè)計者很少會選用這種帶有安全隱患的配電系統(tǒng)，所以在建筑電氣民用配電中幾乎不會采用。

TN-C-S系統(tǒng)是由TN-S系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)共同演變而生的產(chǎn)物，具有兩個系統(tǒng)各自的優(yōu)點，而且又合理的避開了各自的缺點。系統(tǒng)電源側(cè)的電力輸送部分采用TN-C系統(tǒng)，低壓配電部分將N線和PE線分開，不僅僅解決了TN-C系統(tǒng)的安全隱患，也減少了TN-S系統(tǒng)的導(dǎo)線敷設(shè)工程量。因為系統(tǒng)相對安全穩(wěn)定，所以應(yīng)用范圍也比較廣，多用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境條件較差或有精密電子設(shè)備的場所。

三、提高低配電系統(tǒng)安全性的有效措施

（一）設(shè)置漏電斷路器

漏電斷路器可以在設(shè)備漏電時，通過漏電電流超過預(yù)定值而自動進行動作，進而可以避免人身觸電，減少許多不，必要的事件發(fā)生。在設(shè)計低壓配電系統(tǒng)選擇漏電斷路器時，應(yīng)該根據(jù)使用的目的和用電設(shè)備特點合理選擇漏電斷路器的型號，同時也必須要考慮配電系統(tǒng)的特點。例如，某個建筑物電源側(cè)的變壓器中性點沒有進行接地處理，這時如果有人觸電，那么零線對地會產(chǎn)生很高的電壓，在這種情況下應(yīng)該選用電壓型漏電斷路器對回路進行保護。在實際運用過程中，作為設(shè)計人員還必須要充分預(yù)估用電負(fù)荷在投入使用后的情況，比如直接觸電和間接觸電的可能性，并有針對性的設(shè)置合理的漏電動作電流和相關(guān)防護。

（二）采用接地保護方式

在設(shè)計低壓配電系統(tǒng)時，安全永遠(yuǎn)是重中之重，這包括建筑和電氣施工人員的安全以及建筑內(nèi)正常用電居民的安全。在我國低壓電網(wǎng)中一般都會通過保護接地的方式作為安全保護措施。而保護接地又分為接地保護和接零保護這兩種類型。電力系統(tǒng)接地型式主要分為三種，包括IT、TT和TN系統(tǒng)，其中IT與TT系統(tǒng)中的電氣裝置接地均屬于接地保護，其主要目的是通過限制設(shè)備漏電后對地的電壓來起到保護目的；而TN系統(tǒng)中的電氣裝置接地則屬于接零保護，通過零線來實現(xiàn)回路中保護裝置自動動作，切斷電源以達到安全防護的作用。接地保護的方式不同，適用的場合也大相徑庭，設(shè)計時必須認(rèn)清其工作的基本原理，才能做到真正意義上的安全保護。

（三）合理設(shè)計變壓器

變壓器作為低壓配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其安全性及穩(wěn)定性關(guān)系到整個供電系統(tǒng)。作為電氣設(shè)計者必須充分考慮用電負(fù)荷的大小、分布情況及用電特點等多方面因素，合理選擇變壓器的容量及布置場所。在滿足規(guī)范及使用要求的前提下，盡量做到簡化配電系統(tǒng)，以達到提升整體的安全及穩(wěn)定的供電效果。

（四）關(guān)于線纜選擇及敷設(shè)

科學(xué)合理的線纜敷設(shè)，不僅能提高配電系統(tǒng)的使用安全性和舒適性，還能降低工程的投資，節(jié)約能源。首先，在建筑物中敷設(shè)線纜，一定要考慮避開建筑結(jié)構(gòu)的危險點，防止因建筑物的沉降或其它因素導(dǎo)致線纜的損壞甚至是斷裂；其次，經(jīng)過對用電負(fù)荷的計算，根據(jù)其電流的大小和用電距離遠(yuǎn)近科學(xué)選擇線纜的截面積；最后，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷使用性質(zhì)選擇線纜的型號，比如消防用電應(yīng)選擇阻燃或耐火電纜，以達到其使用目的。

四、小結(jié)

在建筑電氣低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計過程中，不僅僅需要人員素質(zhì)和業(yè)務(wù)上的不斷提升，也需要在設(shè)備的選擇和應(yīng)用上的層層把關(guān)，合理篩選，更加重要的是在技術(shù)上的創(chuàng)新，發(fā)掘出更加適用于現(xiàn)代化建筑的電氣設(shè)計理念或是電氣安全設(shè)備。對于低壓配電系統(tǒng)安全性的研究應(yīng)該不斷的深入，進而實現(xiàn)提高安全性的目標(biāo)。