黨良尤
(中鐵城建集團(tuán)北京工程有限公司,北京 100024)
河南省清豐縣侯窯村棚戶區(qū)東面為和義路,西面為鳳鳴路,南面為新民路,北面為江瀆路,它是第一期改造項(xiàng)目的安置區(qū)??傮w建筑面積在169 000 m2;地面上的總建筑面積在115 000 m2,包括了住宅建筑、禮堂建筑等施工建設(shè);地面下的建筑面積在53 000 m2,包括了地下室、地下車庫、人防工程、室外配套工程;其中的室外配套工程還包括對(duì)安置區(qū)內(nèi)的道路配套建設(shè)、配置強(qiáng)弱電力、門墻和綠化景觀的維護(hù)和修理、居民日常的供水供電供氣以及基本的取暖、地下管道的設(shè)計(jì)。
電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的措施就是接地措施和等電位聯(lián)結(jié)措施[1]。一些很嚴(yán)重的電氣事故絕大多數(shù)都是由電位差引起的,就拿地球來說,它是一個(gè)大的導(dǎo)體,電力系統(tǒng)如果與地球保持相等的電位差時(shí)可以安全順利地運(yùn)行電力系統(tǒng),反之則會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。然而,當(dāng)大地與電力系統(tǒng)存在電位差時(shí),這就需要將電氣系統(tǒng)與大地相接。接地線可以確定參考電位,但是不存在與大地之間相連接的端子,所以設(shè)備只能連接大地表面。由于大地本身的體積龐大,所以大地與地極之間可以當(dāng)作存在著大電阻,這就使兩者之間的電位差變得很大。因此,保障大地表面與電氣系統(tǒng)之間的等電位只滿足接地這個(gè)條件是不明顯的。
由此可見,接地方式不是萬能的。一般來說,電氣系統(tǒng)和大地表面之間保持電位平衡需要在電氣工程的設(shè)計(jì)中采取等電位連接,這樣使接地操作有了新的定義,不再是只利用接地線進(jìn)行操作。電氣系統(tǒng)的接地除了與大地之間的連接以外,還要兼顧與其他導(dǎo)體之間的連接,在其中需要添加一個(gè)新的參考電位作為標(biāo)準(zhǔn),可以簡略地稱為接地。電氣系統(tǒng)可以連接到金屬外殼,通過金屬外殼實(shí)現(xiàn)接地操作。金屬外殼電阻較小,并且其產(chǎn)生的電位可以作為標(biāo)準(zhǔn)參考。當(dāng)去掉大地電位這一因素的情況下,有效地促進(jìn)等電位組合的效果,構(gòu)成的電力系統(tǒng)更安全與穩(wěn)定。
民用建筑電氣在設(shè)計(jì)和操作的過程中有不標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象,本身也有一些問題,這就導(dǎo)致其在使用的過程中具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以,注意的問題在民用建筑中包括接地和等電位聯(lián)結(jié),特別是在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)相關(guān)技術(shù)需要小心謹(jǐn)慎。除了要注意在電氣系統(tǒng)的電位平衡以外,產(chǎn)生的其他電位也需要注意,更要確保民用建筑電氣的安全和穩(wěn)定使用。
1)TT接地法。這種供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備直接將金屬外殼連接到大地表面,即單獨(dú)接地沒有絕緣層的導(dǎo)電部分,但設(shè)計(jì)難度大、維護(hù)成本高。該系統(tǒng)主要為了精密電子設(shè)備的供電,存在室內(nèi)和室外兩個(gè)部分,在沒有等電位參考的同時(shí),系統(tǒng)在接地運(yùn)行時(shí)必須區(qū)分工作電路,保障系統(tǒng)的安全,但難以實(shí)現(xiàn),因此施工中使用較少。
2)IT接地法。此方法不是利用電源完成接地操作,而是通過暴露在外部的電氣裝置與接地極相連,并導(dǎo)出部分電流。在發(fā)生接地故障時(shí),這個(gè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生太多故障電流,廣泛利用在礦山、洞窟等地,提高了安全性,確保了穩(wěn)定性。然而,此系統(tǒng)不可以使多設(shè)備同時(shí)用電,這也就導(dǎo)致在民用建筑中使用率頗低。
3)TN-S接地法。通過電源的中性點(diǎn),此接地方法可以將中性線和保護(hù)線區(qū)分開來[2]。不帶電的金屬外殼意味著保護(hù)線沒有過載的電流,從而發(fā)明的插頭在保障住宅安全很有幫助,因此,在建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中插頭是必不可少的,還能滿足其大多數(shù)時(shí)候生活的需要。當(dāng)這種方法失效時(shí),就會(huì)不可避免遇到電壓的增加和故障電壓的擴(kuò)散這兩個(gè)現(xiàn)象。
4)TN-C接地法。此接地方法將中性線和保護(hù)線合并使其結(jié)合在一起,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益,在實(shí)際使用時(shí)也具有實(shí)用性。如果出現(xiàn)了短路現(xiàn)象,其設(shè)備的安全性將會(huì)由電流保護(hù)裝置控制,自動(dòng)檢測(cè)情況并且將電源切斷。但TN-C接地方法對(duì)電流敏感的儀器有一定的不兼容性,除此之外,容易爆炸的環(huán)境、精密的儀器等條件下也不適用此方法。在短路時(shí)造成的高電壓會(huì)降低民用建筑的安全性,在民用建筑的使用上也有局限性。
5)TN-C-S接地法。本系統(tǒng)兼具TN-c-s系統(tǒng)和TN-s系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),在保證電氣系統(tǒng)的安全性的前提下,降低其成本。適用于各類民用建筑,如圖1所示。
圖1 TN-C-S系統(tǒng)示意圖
6)建筑電氣設(shè)計(jì)等電位聯(lián)結(jié)施工技術(shù)。在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中電路與接地系統(tǒng)之間的電位不能相等,可以用等電位聯(lián)結(jié)解決其產(chǎn)生問題。減少接觸電壓的數(shù)值達(dá)到電位平
衡,電位相對(duì)平衡時(shí)提高電氣系統(tǒng)的安全性,避免出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。以防萬一,結(jié)束后對(duì)等電位進(jìn)行測(cè)試,確保其聯(lián)結(jié)的效果持續(xù)穩(wěn)定。得到的結(jié)論可以對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行故障得到有效的防控,其具體操作有局部等電位聯(lián)結(jié)和總等電位聯(lián)結(jié)兩種聯(lián)結(jié)方式[3]。
1)局部等電位聯(lián)結(jié)。衛(wèi)生間一般都是較為潮濕的環(huán)境,人體的皮膚在此環(huán)境中電阻會(huì)有所下降。而且浴室中如果存在金屬管,金屬管上的極小電壓都會(huì)與人體接觸發(fā)生觸電危險(xiǎn)。所以,改造衛(wèi)生間這種環(huán)境較為潮濕的電氣設(shè)備時(shí),在插座位置遠(yuǎn)離水源的前提下需要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行防潮處理。在保障電氣系統(tǒng)的環(huán)境安全后,將局部等電聯(lián)結(jié)端子板埋設(shè)在浴室墻壁內(nèi),將電氣系統(tǒng)和衛(wèi)生間的金屬管道與端子板相連接,可以產(chǎn)生安全穩(wěn)定的效果[4]。塑料管也可以用來代替金屬管,由于塑料管具有導(dǎo)電性,在等電位聯(lián)結(jié)時(shí)不需要對(duì)導(dǎo)電性的問題進(jìn)行考慮,這樣一來既節(jié)省了工作量,又把風(fēng)險(xiǎn)降到了最低,是一個(gè)取代的選擇。
2)總等電位聯(lián)結(jié),在安全處理方面,大型修建設(shè)計(jì)中運(yùn)用總等電接口,配電箱旁邊裝置一排總等電位的接頭,并將金屬管、水管熱管等金屬管與其他建筑金屬元件、接地線等導(dǎo)電部件銜接到能源配電箱的聯(lián)結(jié)線上,這樣可以防止整個(gè)建筑物的接觸電壓和各金屬部件的電位差升高,同時(shí)也會(huì)防止其余電線和外部電氣設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)弊端電壓升高。建筑物周圍的變電站、加油站等這些設(shè)施就像定時(shí)炸彈,在總等電位聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮,不正確的等電位聯(lián)結(jié)引起的危險(xiǎn)電壓會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生很大的影響。
總之,民用建筑電氣設(shè)計(jì)必須考慮兩個(gè)重要環(huán)節(jié),接地和等電位聯(lián)結(jié),它們可以保證建筑電氣的安全。作為一名建筑師和電氣設(shè)計(jì)師,必須全面考慮建筑物的一些參數(shù),如本身、溫度、周圍環(huán)境和濕度。特別是綜合電氣系統(tǒng)的功能和安全方面,同時(shí)兼?zhèn)浔憷院徒?jīng)濟(jì)性。接地方式要采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎ鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況合理應(yīng)用;合適的方式就可以達(dá)到所需要的效果,只要兩個(gè)方面做到位,電氣系統(tǒng)的安全和有效才會(huì)顯示出來。
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