李建云 （天津泰達(dá)電力公司 天津300456）

建筑電氣設(shè)計(jì)中常見問題的思考

李建云 （天津泰達(dá)電力公司 天津300456）

針對民用電氣設(shè)計(jì)中一些常見的問題，如斷路器的極數(shù)選擇、變頻器的使用、配電箱的選用和等電位聯(lián)結(jié)設(shè)置范圍等，結(jié)合實(shí)際，分析闡明原理，對未來電氣設(shè)計(jì)工作具有一定的借鑒作用。

斷路器極數(shù) 變頻器 配電箱 等電位聯(lián)結(jié)

0 引言

近年來，隨著建筑智能化的發(fā)展，民用建筑電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容越來越多，已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的配電、照明、防雷接地內(nèi)容，電氣和相關(guān)給排水、暖通專業(yè)相配合的內(nèi)容也增多，需要對設(shè)備工藝有更多了解。本文就民用電氣設(shè)計(jì)中常見的容易忽視的問題，做一些研究，對這些問題提出一些想法，與大家共同探討。

1 低壓斷路器極數(shù)的選擇

低壓斷路器極數(shù)的選擇，看似比較簡單，但在設(shè)計(jì)中卻經(jīng)常有選擇錯(cuò)誤的情況，這樣的失誤，會(huì)造成跳閘故障，甚至引起安全隱患。

1.1 低壓斷路器的產(chǎn)品分類

低壓斷路器從產(chǎn)品來說分：1P，2P，1P+N，3P，4P，3P+N。P指的是裝設(shè)了線路過載或短路保護(hù)模塊的極（刀極），N指中性線只裝設(shè)了刀極，沒有裝設(shè)保護(hù)模塊。通常將2P和1P+N都叫兩極開關(guān)，4P和3P+N都叫四極開關(guān)，因?yàn)?P+N、3P+N中性線沒有裝設(shè)保護(hù)，中性線刀極隨相線刀極一起動(dòng)作。

1.2 低壓斷路器在技術(shù)上的選擇依據(jù)

從電氣技術(shù)方面來說：單極開關(guān)和兩極開關(guān)，三極開關(guān)和四級開關(guān)的選擇，其實(shí)就是看線路的中性線是否需要斷開，一般來講通過以下幾點(diǎn)判斷：①TT（含IT）系統(tǒng)需要檢修的時(shí)候，由于TT系統(tǒng)中性線與建筑物內(nèi)等電位連接未導(dǎo)通，可引入由于室外各種故障帶來的危險(xiǎn)電壓，故需斷中性線，所以需要兩極和四極開關(guān)；②TN系統(tǒng)，在做好等電聯(lián)結(jié)后，一般配電回路不需要斷開中性線，選單極和三極即可。

1.3 一些特殊情況下，對中性線的要求

特殊情況下，常見的規(guī)范和電氣技術(shù)手冊提出需要采用中性線的措施：①《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50368-2005第8.5.4，每套住宅應(yīng)設(shè)置電源總斷路器，總斷路器應(yīng)采用可同時(shí)斷開相線和中性線的開關(guān)電器。②《電氣技術(shù)專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)措施》第4.3.11條，住宅低壓配電末端的單相用電負(fù)荷，可能由非電氣專業(yè)人員操作時(shí)，宜采用單相雙極保護(hù)電器。③《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058-92第2.5.8條，爆炸性氣體環(huán)境電氣線路的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)符合下列要求：在1區(qū)內(nèi)單相網(wǎng)絡(luò)中的相線及中性線均應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)，并使用雙極開關(guān)同時(shí)切斷相線及中性線。④《電氣技術(shù)專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)措施》第4.3.7條，當(dāng)中性線與相線截面等同時(shí)，中性線上可不設(shè)置過電流檢測或斷電裝置，在中性線截面小于相線時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)于該導(dǎo)線截面的過電流檢測裝置并使相線斷開，但不斷開中性線。

2 變頻器的使用

一般民用建筑電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)用變頻器的場合主要在生活水泵供水和補(bǔ)水泵補(bǔ)水的變頻調(diào)速節(jié)能方面。

2.1 變頻器的控制模式

生活水泵和補(bǔ)水泵調(diào)速工作原理基本相同，在這種工況里，對于水泵來說，其出水流量由用戶（或管網(wǎng)）的需水量決定，這是水泵無法主動(dòng)調(diào)節(jié)的，水泵在不同流量的情況下，如何保證合理的出水壓力就是衡量變頻器系統(tǒng)工作是否合理的唯一條件。一般采用恒壓和變壓兩種控制方式。所謂恒壓，就是保證水泵出水壓力與參照壓力值一致，保證恒定，此參照壓力值應(yīng)能滿足最大用水高峰期時(shí)管網(wǎng)末稍用戶的正常用水壓力。補(bǔ)水泵調(diào)速一般是保證補(bǔ)水點(diǎn)的管道壓力恒定，給水泵是保證水泵出口壓力恒定或管網(wǎng)末端最不利點(diǎn)壓力恒定。所謂變壓，其實(shí)質(zhì)是參考壓力的變化，而對于變頻調(diào)速系統(tǒng)來說，還是要保證水泵出水壓力與參考壓力相同，此參考壓力值是根據(jù)出水流量變化的，一般流量大，此壓力值就大；流量小，此壓力值也小。恒壓和變壓的參照壓力值的差別就是考慮不同流量下的管道沿程水頭損失。所以變壓要比恒壓供水節(jié)能。

在一些市政供水管網(wǎng)中，這個(gè)水頭損失可以通過在城區(qū)供水范圍內(nèi)的不同地點(diǎn)、相對的供水最不利點(diǎn)設(shè)置測壓點(diǎn)，以最低壓力作為基準(zhǔn)，來保證管網(wǎng)供水壓力。在較小的供水系統(tǒng)里，通常采用測量水泵出水流量，針對具體管網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算，得到不同流量對應(yīng)的出水參考壓力值，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制，保證水泵出口壓力與參考壓力一致。如果在可能的情況下，在民用建筑中，將壓力表設(shè)置在管網(wǎng)最不利點(diǎn)，如樓頂管網(wǎng)末稍，采用恒壓供水系統(tǒng)，也完全可以達(dá)到變壓供水的要求，同時(shí)又可以減少設(shè)備投資。

2.2 一些常見問題及解決方案

在民用建筑電氣中，經(jīng)常選用設(shè)備配套的變頻調(diào)速控制柜，有些設(shè)計(jì)人員對于設(shè)備工作原理未搞清楚，或者建設(shè)方未能按照設(shè)計(jì)要求選用設(shè)備成套控制柜，因此，不僅會(huì)帶給工程一些遺憾，也會(huì)給今后設(shè)備運(yùn)行帶來一些隱患，常見情況有：

2.2.1 壓力信號采集錯(cuò)誤。變頻器調(diào)速輸入信號應(yīng)該是模擬量信號，可以采用標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號，也可以是電阻信號，壓力表較經(jīng)濟(jì)的辦法是選用遠(yuǎn)傳式壓力表（電阻信號），而不能用電接點(diǎn)壓力表（電接點(diǎn)信號，為數(shù)字量信號）。電接點(diǎn)壓力表一般用在穩(wěn)壓泵保證管網(wǎng)壓力時(shí)選用。

2.2.2 未選用水泵配套的成套控制柜，采用自己設(shè)計(jì)的非標(biāo)控制柜，和其他配電柜并柜布置，雖然從配電角度來說，配電可靠，控制柜排列整齊，減少占地面積，但是常常因?yàn)殚_關(guān)柜成套廠技術(shù)力量有限，不能很好理解設(shè)計(jì)意圖，從而不能達(dá)到變頻恒壓供水的功能要求。

2.2.3 開關(guān)柜成套廠提供的控制柜采用普通變頻器，變頻器功能不全，沒有PID調(diào)節(jié)器，無法完成自動(dòng)控制功能，需要改造?，F(xiàn)在市場上有專用變頻器，可利用其內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器完成調(diào)速功能。因?yàn)樽冾l器已經(jīng)訂貨，更換變頻器是不可能的，可增加一套PLC可編程控制器或?qū)Ｓ肞ID控制器，也能滿足需要。

3 配電箱的選用

前面已經(jīng)提到控制柜一些選型問題，下面就具體工程遇到的一次事故，來說明配電箱接地問題的重要性。這是一個(gè)很普通的照明配電箱，在使用一年后，出現(xiàn)一次較大事故。

當(dāng)用戶打開某用電設(shè)備開關(guān)的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)計(jì)算機(jī)主機(jī)板、電源、燈具等設(shè)備被燒毀，檢查插座板，電壓為380 V。對配電箱開箱檢查后，才發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廠在生產(chǎn)配電箱時(shí)，因?yàn)榭吹皆O(shè)計(jì)配電箱出線回路較多，為圖省事，將配電箱用兩塊現(xiàn)成的配電箱箱體拼接而成，這樣箱體具有兩組N母線端子和兩個(gè)PE母線端子，分別放置在箱體兩側(cè)。兩個(gè)N線端子采用銅導(dǎo)線連接，但導(dǎo)線截面和連接方式都無法保證配電柜的可靠運(yùn)行。照明配電箱故障分析見圖1：

圖1 照明配電箱故障分析圖

配電箱在長期使用后，由于較大的不平衡電流造成連接兩組N母線端子導(dǎo)線燒焦、斷線，發(fā)生斷中性線N線故障。通過N線母排將不同的相線電壓傳導(dǎo)到插線板N線極，造成插座輸出電壓升高。由此看到中性線斷線事故以不同方式無處不在，其危害嚴(yán)重，需要引起電氣人員足夠重視。

4 等電位聯(lián)結(jié)的設(shè)置

隨著對等電位聯(lián)結(jié)的深入理解，工程中等電位的設(shè)置也越來越多，到底什么場合需要設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)，在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50054-1995中，規(guī)范沒有明確說明，但是在“一般規(guī)定”中通過以下論述可以說明問題：

①接地故障保護(hù)能做什么：“接地故障保護(hù)的設(shè)置應(yīng)能防止人身間接電擊以及電氣火災(zāi)、線路損壞等事故”。

②什么情況下可以不采用接地故障保護(hù)：“防止人身間接電擊的保護(hù)采用下列措施之一時(shí)，可不采用本規(guī)范第4.4.1條規(guī)定的接地故障保護(hù)。A.采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的電氣設(shè)備（Ⅱ類設(shè)備）；B.采取電氣隔離措施；C.采用安全超低壓；D.將電氣設(shè)備安裝在非導(dǎo)電場所內(nèi)；E.設(shè)置不接地的等電位聯(lián)結(jié)?！?/p>

③接地故障保護(hù)措施適用什么情況：“接地故障保護(hù)措施所保護(hù)的電氣設(shè)備，只適用于防電擊保護(hù)分類為Ⅰ類的電氣設(shè)備。設(shè)備所在的環(huán)境為正常環(huán)境，人身電擊安全電壓限值（UL）為50 V。”

④如何做接地故障保護(hù)措施：“采用接地故障保護(hù)時(shí)，在建筑物內(nèi)應(yīng)將下列導(dǎo)電體作總等電位聯(lián)結(jié)：PE、PEN干線；電氣裝置接地極的接地干線；建筑物內(nèi)的水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道；條件許可的建筑物金屬構(gòu)件等導(dǎo)電體。上述導(dǎo)電體宜在進(jìn)入建筑物處接向總等電位聯(lián)結(jié)端子。等電位聯(lián)結(jié)中金屬管道連接處應(yīng)可靠地連通導(dǎo)電。”

可以看出，接地故障保護(hù)措施首先包括等電位聯(lián)結(jié)，只有滿足前面論述②的5種情況之一時(shí)，設(shè)計(jì)才不需要設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)。因此對于一般民用建筑，不論其規(guī)模大小，重要與否，只要有防止人身間接電擊以及電氣火災(zāi)、線路損壞等事故需要，而無前述5種保護(hù)措施，均應(yīng)做等電位聯(lián)結(jié)。

5 結(jié)束語

以上是對民用建筑電氣設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)和容易忽視的一些問題的理解、分析和解決措施。在實(shí)際工作中，還有很多值得注意的地方，一旦出現(xiàn)問題，可能造成嚴(yán)重危害。一定要多掌握相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，與實(shí)際結(jié)合，注意與其他專業(yè)的配合與協(xié)作，避免常見問題的發(fā)生?！?/p>

[1]北京建筑設(shè)計(jì)研究院《建筑電氣技術(shù)專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)措施》編寫組.建筑電氣技術(shù)專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)措施[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社,1989.

[2]符錫理.變頻調(diào)速供水泵原理和實(shí)踐[J].變頻器世界.1999(10).

2011-05-09