市政電氣工程設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

黃 珊

（蘭州有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

電氣是市政工程的重要組成部分，市政工程的施工中必然使用電氣設(shè)備，電氣作業(yè)過(guò)程中的安全始終是施工管理的重點(diǎn)。由于近幾十年的電氣設(shè)備的更新?lián)Q代、各種智能化設(shè)備的安裝等因素，電氣設(shè)計(jì)在市政工程中所占的比例也逐漸增加，在設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的問(wèn)題也逐漸凸顯，文章針對(duì)市政電氣工程設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題探究相應(yīng)的解決措施。

1 市政電氣設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題

1.1 不同專業(yè)間缺乏良好的銜接

電氣設(shè)計(jì)不僅是配電線路和電氣設(shè)備的選擇，還包括和土建、給排水專業(yè)的配合，然而有些設(shè)計(jì)單位不重視圖紙的會(huì)簽工作，在涉及多專業(yè)時(shí)配合不到位。例如，接地裝置和避雷器屬于電氣專業(yè)，但是施工方式、敷設(shè)方式、連接位置等應(yīng)該在土建圖紙上清晰標(biāo)注并附有詳圖，若土建和電氣專業(yè)之間銜接不好容易導(dǎo)致不同工序和工種之間配合失調(diào)、重復(fù)施工的現(xiàn)象，將會(huì)給后期的施工和業(yè)主的交付使用造成很大的麻煩。

1.2 電氣設(shè)計(jì)的操作性不強(qiáng)

電氣設(shè)計(jì)由于業(yè)主的進(jìn)度要求、設(shè)計(jì)人員的水平等因素，圖紙中會(huì)出現(xiàn)計(jì)算不精確、標(biāo)注不準(zhǔn)確等問(wèn)題。例如，有些電纜的路由設(shè)計(jì)僅依據(jù)圖紙給出路徑并沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的勘察，在電纜鋪設(shè)的過(guò)程中會(huì)遇到商鋪、管道等影響到施工。因此，需要在設(shè)計(jì)圖紙之前將影響的因素充分考慮到位，避免后期圖紙的變更。

1.3 設(shè)計(jì)未按照實(shí)際情況設(shè)計(jì)

電氣設(shè)計(jì)規(guī)范是進(jìn)行市政電氣設(shè)計(jì)的強(qiáng)制性規(guī)范，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)人員的水平、工期、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的特殊性等因素，未按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的施工條件設(shè)計(jì)，僅僅根據(jù)原有項(xiàng)目套用現(xiàn)成圖紙的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，導(dǎo)致施工過(guò)程中面臨具體的問(wèn)題時(shí)很難從圖紙中找到可靠的依據(jù)。

2 市政電氣接地設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

下面以電氣設(shè)計(jì)中最常見(jiàn)的接地問(wèn)題為例進(jìn)行具體分析和探究。

2.1 防雷接地設(shè)計(jì)

由于不同類型的建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)差異較大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中建筑物的參考資料較少，只能依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)于特殊的建筑物如爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所、化學(xué)藥品存放場(chǎng)所等，未能按照實(shí)際的需求確定接地電阻值、接地體的數(shù)量繼而增加發(fā)生生產(chǎn)事故的概率。防雷接地的電阻值的確定是防雷設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，根據(jù)規(guī)范要求，電力變壓器中性點(diǎn)的接地電阻應(yīng)≤4Ω，重復(fù)接地電阻值≤10Ω。若變壓器距配電箱的距離＞50m，需要將零線重復(fù)接地；接地裝置的導(dǎo)體數(shù)量應(yīng)≥2根，接地體的長(zhǎng)度＞2.5m，接地線的埋深應(yīng)＞0.6m。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)該考慮到屏蔽的作用、阻抗接地和等電位的連接等問(wèn)題。

2.2 接地保護(hù)不到位

接地保護(hù)是人身和設(shè)備安全的重要保證，接地保護(hù)不到位會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的金屬外殼、配電裝置等人身可能觸及的地方帶電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)癱瘓整個(gè)供電系統(tǒng)。例如10kV線路發(fā)生接地故障可能會(huì)導(dǎo)致弧光接地，若無(wú)法及時(shí)熄滅會(huì)導(dǎo)致相間短路，造成大范圍的停電，破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在10kV配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于變電所和低壓用戶不在一個(gè)建筑物內(nèi)的情況，應(yīng)該依據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)2個(gè)接地裝置，專用配電變壓設(shè)備應(yīng)該配有專門(mén)的接地網(wǎng)并且接地電阻值小于4Ω；對(duì)于建筑物外不具備等電位條件的電氣裝置應(yīng)該將局部系統(tǒng)改為T(mén)T系統(tǒng)，以保證不發(fā)生人身觸電事故。對(duì)于變電所和低壓用戶在同一個(gè)建筑物內(nèi)的情況可以共用同一個(gè)接地裝置。變壓器應(yīng)該裝有4個(gè)接線柱并將零線和保護(hù)接地連在一起，根據(jù)規(guī)范要求做到分段接地。

2.3 TN系統(tǒng)配電線路問(wèn)題

TN系統(tǒng)的配電線路根據(jù)中性導(dǎo)體N和保護(hù)導(dǎo)體PE的配置方式可以分為：TN-C、TN-C-S、TN-S系統(tǒng)，如圖1～3所示。現(xiàn)在低壓配電設(shè)計(jì)中廣泛采用的是TN接地方式。對(duì)于不同的接地系統(tǒng)需要不同的接地故障保護(hù)方式。常見(jiàn)的問(wèn)題是由于設(shè)計(jì)人員的能力有限采取過(guò)流保護(hù)時(shí)容易忽略低壓配電線路保護(hù)靈敏度和最大保護(hù)距離的校驗(yàn)。

TN系統(tǒng)配電線路在采用過(guò)流保護(hù)的方式時(shí)，首先要對(duì)電纜末端的故障電流進(jìn)行精確的計(jì)算，確保整條線路的安全性。若采用斷路器進(jìn)行電擊防護(hù)，為了保證線路安全，不僅需要考慮到單相短路電流值和斷路器動(dòng)作特性曲線對(duì)應(yīng)的靈敏度，還要求其靈敏度應(yīng)該大于1.3。另外，為了保證接地裝置的安全，應(yīng)當(dāng)選擇低壓斷路器保護(hù)接地裝置的可靠性并按時(shí)校驗(yàn)其靈敏度。

2.4 水處理廠接地

圖1 TN-C系統(tǒng)

圖2 TN-C-S系統(tǒng)

圖3 TN-S系統(tǒng)

為了保證電氣設(shè)備的安全，防止觸電事故，水廠配電保護(hù)接地需要安裝接地保護(hù)和接零保護(hù)，但兩者不能同時(shí)使用。其中，接地保護(hù)是將水廠中配電設(shè)備地線和配電箱中的地線相連，可以達(dá)到將因發(fā)生漏電而帶電的設(shè)備外殼可靠接地，保障人員安全。接零保護(hù)是將配電設(shè)備的地線和配電箱內(nèi)的零線端相連接，將配電設(shè)備外殼接到中性點(diǎn)后，會(huì)由于零線的較大電流導(dǎo)致零線的接頭有持續(xù)發(fā)熱的情況發(fā)生。水處理廠的接地電阻直接關(guān)系到漏電設(shè)備的對(duì)地電壓值，在接地體的設(shè)計(jì)中要充分利用自然接地體達(dá)到節(jié)約造價(jià)的目的。自然接地體無(wú)法滿足規(guī)范要求的接地電阻值時(shí)應(yīng)該加裝人工接地裝置，可以首選接地電阻較小、接地效果好的鍍鋅角鋼作為接地裝置材料。人工接地裝置的埋設(shè)地點(diǎn)應(yīng)該選擇土壤含水量較高、密度較大的土壤，減小土壤電阻值對(duì)接地電阻值的影響程度。在施工結(jié)束后需要測(cè)量接地電阻值以確定是否達(dá)到規(guī)范要求，若達(dá)不到設(shè)計(jì)值，可以通過(guò)增加接地體數(shù)量、使用降阻劑等方式降低接地電阻。對(duì)于設(shè)有專用變壓器的水廠，配電采用TN-S接地保護(hù)，接零保護(hù)采用三相五線制。

2.5 市政路燈系統(tǒng)的接地

市政路燈已成為城市甚至農(nóng)村街道上必不可少的市政設(shè)施，目前大部分市政照明都采用TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，專用保護(hù)線上沒(méi)有電流，只是工作零線上有不平衡電流。雖然該系統(tǒng)不存在電擊隱患，但是由于線路過(guò)長(zhǎng)，一旦發(fā)生故障應(yīng)立即切斷故障線路。由于市政路燈系統(tǒng)一般沒(méi)有等電位連接，為了保證路燈系統(tǒng)的安全，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采用TT接地方式。TT系統(tǒng)適用于接地保護(hù)很分散的地方，可以保證在路燈線路較長(zhǎng)的情況下故障電流較小，不會(huì)因此導(dǎo)致大規(guī)模的線路故障。對(duì)于TN-S系統(tǒng)應(yīng)用在供電線路過(guò)長(zhǎng)、供電負(fù)荷不集中的情況下，供電線路末端出現(xiàn)故障時(shí)，短路電流無(wú)法及時(shí)地切斷故障電流的情況。此時(shí)，必須校驗(yàn)配電回路保護(hù)電器的靈敏度。一般可以通過(guò)限制配電回路的長(zhǎng)度或者増大配電回路的截面優(yōu)化接地系統(tǒng)。具體措施為：根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.2.3的規(guī)定，發(fā)生接地故障時(shí)，為保護(hù)電器而切斷故障電路的時(shí)間要＜5s。當(dāng)確定了變壓器的容量及系統(tǒng)的短路容量后，對(duì)于保護(hù)電器靈敏性的校驗(yàn)可進(jìn)行簡(jiǎn)化，只需校驗(yàn)回路的長(zhǎng)度和截面即可。如果選用斷路器或者熔斷器保護(hù)，當(dāng)電纜長(zhǎng)度與電纜截面符合其對(duì)應(yīng)的選擇性關(guān)系時(shí)，那么配電回路就符合接地故障保護(hù)靈敏性的規(guī)定條件。若選擇熔斷器保護(hù)，為保證接地故障靈敏性達(dá)到要求，應(yīng)控制照明配電線路＜800m。另外，若使用熔斷器可以滿足保護(hù)的需求時(shí)為了對(duì)滿足用電管理的需要，一般采用熔斷器結(jié)合斷路器的方式即熔斷器用于保護(hù)接地故障和配電回路的末端短路，斷路器實(shí)現(xiàn)配電回路的過(guò)載保護(hù)。

3 市政電氣設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

3.1 做好設(shè)計(jì)前的論證和勘察

電氣圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)時(shí)要在滿足規(guī)范的大前提下，充分勘察現(xiàn)場(chǎng)后，按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況做到設(shè)計(jì)圖紙的合理性和可操作性，不能理想化地進(jìn)行設(shè)計(jì)，不然會(huì)導(dǎo)致后續(xù)設(shè)計(jì)的反復(fù)變更和施工不規(guī)范。在電氣設(shè)備和材料的選擇上，應(yīng)充分了解市場(chǎng)行情和設(shè)備的使用情況，保證設(shè)備的選擇和使用符合國(guó)家規(guī)范和要求，明確設(shè)備和材料的型號(hào)和參數(shù)。

3.2 加強(qiáng)圖紙會(huì)簽工作

電氣設(shè)計(jì)不僅涉及電氣一個(gè)專業(yè)還會(huì)涉及土建和其他機(jī)電專業(yè)，設(shè)計(jì)階段應(yīng)該按照施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的交叉情況，召集各個(gè)專業(yè)進(jìn)行圖紙的會(huì)簽和討論，根據(jù)各專業(yè)的實(shí)際情況調(diào)整和修改，減少施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的沖突，提高工程質(zhì)量。在施工過(guò)程中，對(duì)于施工方提出的問(wèn)題和變更要充分論證，避免不按照規(guī)范施工的情況發(fā)生。

3.3 建立健全設(shè)計(jì)質(zhì)量控制體系

完善、健全的設(shè)計(jì)質(zhì)量控制體系是保證市政電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵，該體系應(yīng)該包括設(shè)計(jì)全過(guò)程的每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和設(shè)計(jì)人員，將整個(gè)工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)人員的績(jī)效和獎(jiǎng)懲掛鉤，增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任感，保證本專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.4 加強(qiáng)和施工現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)系

對(duì)于施工過(guò)程設(shè)計(jì)要有一個(gè)整體的把控，對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部位的施工設(shè)計(jì)應(yīng)在工程例會(huì)中提前強(qiáng)調(diào)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)交底，確保施工方嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，不出現(xiàn)偏差和不必要的失誤。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于市政用電設(shè)備的種類和數(shù)量的增多，市政工程中的電氣設(shè)計(jì)已成為一項(xiàng)復(fù)雜且涉及面較廣的工作，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中以相關(guān)規(guī)范為主要依據(jù)的前提下，應(yīng)充分考慮工程實(shí)際情況，制定操作性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案，避免設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，提高項(xiàng)目整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升市政項(xiàng)目的整體品質(zhì)。