孟凡超

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266000)

在實(shí)際電氣設(shè)計(jì)過程中，配電箱系統(tǒng)圖的繪制是電氣設(shè)計(jì)中非?；A(chǔ)且重要的內(nèi)容，它可以反映配電箱的特性、負(fù)荷回路的信息等。無(wú)論是民用設(shè)計(jì)院還是工業(yè)設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)者均會(huì)接觸到系統(tǒng)圖的繪制[1]。然而在系統(tǒng)圖繪制過程中，總會(huì)出現(xiàn)各種不合理的配置。而在諸多的系統(tǒng)圖繪制中，以配電箱系統(tǒng)圖的繪制最為基礎(chǔ)，無(wú)論是民用還是工業(yè)設(shè)計(jì)院，電氣設(shè)計(jì)師在著手設(shè)計(jì)整套電氣圖紙時(shí)，都會(huì)接觸此類圖紙。而此類圖紙涵蓋了很多信息，如進(jìn)出線電纜選型、開關(guān)設(shè)備的選型等[2]。這些信息的設(shè)定都至關(guān)重要，比如饋線回路電纜選型過小，可能會(huì)引起電纜斷線或火災(zāi)等安全事故。正因?yàn)橄到y(tǒng)圖較為基礎(chǔ)且包含內(nèi)容過多，本文將闡述設(shè)計(jì)師經(jīng)常遇到的誤區(qū)。

1 誤區(qū)1：照明和插座回路都設(shè)置漏保

在照明和插座配電箱系統(tǒng)圖中，設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的誤區(qū)，即照明和插座都設(shè)置了漏電保護(hù)器或者插座回路未設(shè)置漏電保護(hù)器。要明確照明和插座回路是否裝設(shè)漏電保護(hù)器，要從電氣安全的原則說(shuō)起。我們都知道，當(dāng)人體觸電時(shí)，由于電流的作用，人體肌肉會(huì)不自覺地收縮，當(dāng)手持式用電設(shè)備發(fā)生漏電，如果人體正在持握該設(shè)備，人體肌肉收縮導(dǎo)致了無(wú)法正常擺脫漏電設(shè)備，反而會(huì)越握越緊。而電流對(duì)人體的傷害不僅取決于電流的大小，還取決于擺脫電流的時(shí)間，時(shí)間越久對(duì)人體的傷害越大。為了防止此類事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)者要在回路中加裝漏電保護(hù)器，它可以檢測(cè)微弱的漏電電流，并快速地切斷故障回路，進(jìn)而保證了人身安全。那么我們?cè)賮?lái)探討固定設(shè)備如燈具、冰箱、洗衣機(jī)等是否有必要加裝漏電保護(hù)器呢？當(dāng)燈具發(fā)生漏電時(shí)，人體觸摸到帶電燈具，因燈具不同于手持式用電設(shè)備，它本身固定在頂棚或墻面上，人體肌肉收縮自然就擺脫了帶電物體。而此種固定用電設(shè)備的供電回路無(wú)論是否加裝了漏電保護(hù)器，當(dāng)發(fā)生漏電事故時(shí)，人體都會(huì)被電擊一下并且立即擺脫漏電設(shè)備。所以照明回路是不需要設(shè)置漏保的，否則容易造成漏保的濫用。

然而值得一提的是，由于很多固定設(shè)備如冰箱、洗衣機(jī)等都是由插座供電的。鑒于民用或工業(yè)用電時(shí)不規(guī)范，有時(shí)用戶可能會(huì)用冰箱、洗衣機(jī)等插座接手持式用電設(shè)備如小型電鉆。故出于此種原因，在工業(yè)與民用的照明和插座的配電箱系統(tǒng)圖繪制中，為了避免用電不規(guī)范給人身帶來(lái)的傷害，因此對(duì)插座回路加裝保護(hù)人身安全的漏保附件是有必要的。

綜上，在繪制系統(tǒng)圖時(shí)，照明回路（除考慮火災(zāi)漏電保護(hù)）無(wú)需設(shè)置漏電保護(hù)器，而插座回路（無(wú)論是給固定設(shè)備還是手持設(shè)備供電的回路）均需設(shè)置漏電保護(hù)器。

2 誤區(qū)2：系統(tǒng)圖饋線回路中BV 和BVR 濫用

在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)BV 線和BVR 線的濫用。前者是絕緣硬銅線，后者為絕緣軟銅線。這兩種線的名稱和特征都比較相似，故在工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)有設(shè)計(jì)者搞不清在繪制系統(tǒng)圖時(shí)饋線回路該用什么線。

首先這里闡述下兩種線型的特點(diǎn)。對(duì)于小截面的BV 線而言，一般都是由一根銅芯構(gòu)成，銅芯較粗，用以承載回路中的電流，正因?yàn)槭怯蓡胃~芯組成，所以此類線一般較硬，不太利于施工，尤其大截面的BV線更不容易壓接，但是此類線也有其優(yōu)點(diǎn)，比如價(jià)格相對(duì)比較便宜，小截面BV 線接線處更加可靠。而BVR是由多根軟銅線組成的，其特點(diǎn)就是線型軟，方便穿管和施工，但是它也有缺點(diǎn)，如價(jià)格相對(duì)較貴，且非專業(yè)人員在壓接BVR 時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓接不可靠等情況，而壓接不可靠可能會(huì)導(dǎo)致接線處容易被燒壞，影響用電安全。

基于兩種線型的特點(diǎn)，在實(shí)際的系統(tǒng)圖繪制過程中，我們一般會(huì)在小回路用電設(shè)備如照明、插座等采用BV 線，因?yàn)楸旧砘芈份^小，所需要的BV 線截面也較小，不會(huì)因?yàn)榫€太硬導(dǎo)致施工不便等問題，同時(shí)小回路采用BV 線在接線時(shí)更加牢靠，無(wú)需做專業(yè)的接線端子[3]。

那么BVR 線用在什么場(chǎng)合呢？一般工業(yè)和民用設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)防靜電跨接等設(shè)計(jì)，此類設(shè)計(jì)是為了防止金屬外殼用電設(shè)備或者金屬管道產(chǎn)生電火花而采取的安全措施。當(dāng)管道或者設(shè)備金屬外殼有靜電電荷積聚時(shí)，通過接地導(dǎo)線將此類電荷引入大地，杜絕安全隱患。在防靜電接地中采用的跨接線或接地導(dǎo)體因?yàn)樾枰蠼孛娴膶?dǎo)體，故一般采用BVR。此時(shí)如果再采用BV 線，會(huì)因?yàn)榇蠼孛娴腂V 線不易彎曲而導(dǎo)致施工困難。

3 誤區(qū)3：系統(tǒng)圖中特殊電纜型式的誤用

電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者通常會(huì)根據(jù)上游專業(yè)提供的用電負(fù)荷來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用電負(fù)荷需要明確負(fù)荷等級(jí)、容量大小等信息。設(shè)計(jì)者以上游專業(yè)提供的用電條件作為輸入做出合理的設(shè)計(jì)，比如選擇適配的電纜等。本文以常見的應(yīng)急照明系統(tǒng)圖為例來(lái)闡述系統(tǒng)圖中電纜型式誤用的情況。一般應(yīng)急照明回路用以給應(yīng)急照明燈具（如指示燈、應(yīng)急燈等）供電，此類負(fù)荷最大的特點(diǎn)就是要求電源可靠并且需由耐火電纜供電。為什么需采用耐火電纜，需要我們了解耐火電纜的特性。耐火電纜相較于普通電纜而言，它可以在火災(zāi)時(shí)保持正常功能。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，為了人員可以安全逃生，應(yīng)急照明燈具需在事故發(fā)生時(shí)仍能正常點(diǎn)亮一段時(shí)間。如果此時(shí)采用普通的電纜供電，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，饋線回路的電纜經(jīng)火焰煅燒很快就會(huì)失去作用，無(wú)法保證人員安全有序地撤離。

在此類電纜的選擇中，設(shè)計(jì)者經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下誤區(qū)：（1）采用普通的阻燃電纜代替耐火電纜。阻燃電纜僅僅具有阻燃特性，而無(wú)法在火災(zāi)下保持正常功能，它的側(cè)重點(diǎn)是要求電纜可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)熄滅，此類電纜的作用是為了防止火災(zāi)的蔓延，從而影響其他用電設(shè)備或人員救援。（2）采用一般或阻燃電纜穿鋼管保護(hù)，將鋼管上刷防火涂料，誤認(rèn)為可以達(dá)到耐火電纜的效果。此類做法也是不可行的，當(dāng)火災(zāi)產(chǎn)生的高溫通過鋼管傳遞給里面敷設(shè)的電纜時(shí)，電纜因無(wú)法承受高溫而失去作用。（3）對(duì)于要求阻燃且耐火的場(chǎng)所，僅選用普通的耐火電纜。設(shè)計(jì)者要注意到一般的有機(jī)型耐火電纜并不一定能組織火焰燃燒，當(dāng)場(chǎng)所對(duì)于供電線路有阻燃耐火特殊要求時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)采用阻燃耐火電纜（ZAN）或無(wú)機(jī)型耐火電纜（如礦物絕緣電纜）。配電系統(tǒng)圖中只有合理地選擇電纜型號(hào)，才能為電氣安全保駕護(hù)航[4]。

4 誤區(qū)4：電纜、開關(guān)與回路計(jì)算電流不匹配

低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，存在著這樣那樣的配合，如開關(guān)和電流相配合、上下級(jí)開關(guān)之間配合等，科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)它們之間的配合不僅可以為建設(shè)方節(jié)約成本，還可以杜絕各種隱患。在配電箱系統(tǒng)圖中就存在很多這樣的配合，其中以電纜、斷路器和回路計(jì)算電流配合最為常見。各元器件的相互配合尤為重要，否則會(huì)引發(fā)一系列的故障。比如電纜和斷路器沒配合好，那么當(dāng)回路發(fā)生故障，電纜已經(jīng)過載很久，但是斷路器依然未可靠動(dòng)作，導(dǎo)致電纜燒毀引發(fā)火災(zāi)。再比如斷路器和計(jì)算電流沒配合好，導(dǎo)致一合斷路器就發(fā)生過負(fù)荷跳閘事故。

因此，做好電纜、斷路器和回路計(jì)算電流的配合至關(guān)重要。這里將詳細(xì)地闡述配合的基本原則。首先對(duì)電纜進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)一個(gè)電纜的型號(hào)和截面固定時(shí)，那么它的額定載流量也會(huì)隨之確定，如2.5mm2電纜在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的額定載流量約為27A，回路中實(shí)際的負(fù)荷電流不可以超過電纜本身載流量。值得注意的是，電纜的額定載流量是在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)量得到的，它實(shí)際的允許載流量還要根據(jù)環(huán)境溫度、敷設(shè)方式等進(jìn)行折算，如2.5mm2的電纜穿管敷設(shè)，載流量需進(jìn)行校正，一般校正系數(shù)可取0.8，極度惡劣的環(huán)境下可取更低的校正系數(shù)。其次對(duì)回路計(jì)算電流進(jìn)行說(shuō)明，回路中計(jì)算電流一般是根據(jù)所接負(fù)荷容量和電壓等級(jí)決定的，在電氣設(shè)計(jì)中負(fù)荷電流的計(jì)算可以參考《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-2 進(jìn)行計(jì)算。此外，設(shè)計(jì)者需要注意為以后的擴(kuò)容做準(zhǔn)備，如某廠房目前接入燈具為2kW負(fù)荷，但是考慮后期要擴(kuò)大廠房的規(guī)模，后續(xù)還會(huì)在同一照明增加照明用電負(fù)荷，那么遠(yuǎn)期的這些負(fù)荷我們也要考慮進(jìn)去。否則在未來(lái)廠房擴(kuò)容時(shí)，可能會(huì)因?yàn)樵黾拥挠秒娯?fù)荷過大而導(dǎo)致整個(gè)供電回路的電纜和開關(guān)容量過小而更換。以上闡述了電纜、回路計(jì)算電流在設(shè)計(jì)時(shí)的要點(diǎn)，那么電纜、斷路器和回路計(jì)算電流的配合原則為：電纜安全載流量（考慮環(huán)境校正后）≥斷路器的額定電流＞回路的計(jì)算電流（考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃）。只有遵循這個(gè)配合原則，才能保證配電回路的可靠運(yùn)行。當(dāng)回路中發(fā)生過載時(shí)，斷路器會(huì)檢測(cè)到負(fù)荷電流過大，在電纜尚未因?yàn)檫^載而導(dǎo)致燒毀之前，斷路器會(huì)可靠動(dòng)作，切斷用電負(fù)荷，保護(hù)此回線路上的電纜和用電設(shè)備。

5 誤區(qū)5：系統(tǒng)圖中照明、插座回路采用鋁芯電纜

一些設(shè)計(jì)者在對(duì)照明、插座配電系統(tǒng)圖繪制的時(shí)候，饋線回路采用鋁芯電纜。而依據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第九章導(dǎo)體選擇中：照明、插座等分支回路應(yīng)采用銅導(dǎo)體。鋁芯電纜相對(duì)于銅芯電纜來(lái)說(shuō)，其有一定的優(yōu)勢(shì)，如價(jià)格低廉、質(zhì)量輕等。但是在低壓電氣設(shè)計(jì)中，鋁芯電纜的缺點(diǎn)更為明顯，這些缺點(diǎn)和鋁本身的特性息息相關(guān)。第一，鋁線容易被氧化形成氧化膜，而氧化膜有很高的電阻率，如果接頭處處理不好，高電阻率更容易導(dǎo)致發(fā)熱。第二，鋁相對(duì)銅來(lái)說(shuō)有更高的膨脹系數(shù)。鋁的膨脹系數(shù)是銅的1.5 倍，而高的膨脹系數(shù)意味著同樣的熱量，鋁膨脹的體積更大，當(dāng)用電回路中有電流流過時(shí)，鋁線會(huì)因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生的熱量而膨脹，接頭處會(huì)因?yàn)榕蛎浀脑蛳嗷D壓，而當(dāng)回路斷電時(shí)，鋁線會(huì)逐漸冷卻至原狀，導(dǎo)致接頭處出現(xiàn)空隙，加大了與空氣的接觸概率，考慮到鋁的易氧化特性，進(jìn)而進(jìn)入惡性循環(huán)，引發(fā)火災(zāi)。第三，鋁芯很容易被氯化氫所腐蝕。在日常的工程設(shè)計(jì)中，聚氯乙烯絕緣的電纜經(jīng)常被設(shè)計(jì)院采用，為了防止氯化氫的分解，這類電纜的聚氯乙烯絕緣層中會(huì)添加一種穩(wěn)定劑用于抑制分解。而當(dāng)線路發(fā)生過載或溫度過高時(shí)，穩(wěn)定劑將失去作用，那么電纜會(huì)釋放出少量的氯化氫腐蝕鋁。從鋁芯電纜的這些特性可以看出鋁電纜不如銅電纜可靠，鋁的安裝工藝和維護(hù)條件要求較高，而一般的場(chǎng)合如建筑物內(nèi)的照明、插座等可能會(huì)被非專業(yè)人員所觸及，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于一些可靠性要求高或者非專業(yè)人員容易觸及的回路應(yīng)選用銅芯電纜。

值得注意的是，鋁芯電纜并非禁止使用，其應(yīng)用場(chǎng)合也非常廣泛，如工地的臨時(shí)用電回路，考慮到項(xiàng)目結(jié)束臨電線路會(huì)被拆除等成本問題，經(jīng)常會(huì)使用鋁芯電纜；又比如高壓輸電線路中的架空線，這類導(dǎo)體就采用鋁芯作為電流的載體，因?yàn)殇X芯本身質(zhì)量輕，對(duì)桿塔的荷載要求相對(duì)更低，此外采用鋁芯（鋼芯鋁絞線等）工程成本也會(huì)更低。

6 誤區(qū)6：照明配電系統(tǒng)圖中進(jìn)線電纜采用3+2 的形式

筆者發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)師在對(duì)照明配電箱系統(tǒng)圖繪制時(shí)，會(huì)因?yàn)槌杀驹虿捎?+2 型式的電纜作用照明配電箱的進(jìn)線電纜。目前無(wú)論是民用還是工業(yè)建筑，LED 燈的應(yīng)用范圍非常廣泛，它以其高效率和高光通量的特點(diǎn)在諸多種類的燈具中脫穎而出。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試可得，同功率的LED 燈發(fā)出的光通量是白熾燈光通量的10 倍[5]。所以現(xiàn)在很多建筑、廠房等均采用LED燈作為照明燈具，也符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的要求。但是LED 燈不同于白熾燈，它屬于感性元器件，在正常運(yùn)行過程中容易形成諧波。而諧波對(duì)電力系統(tǒng)是有危害的，單從配電箱系統(tǒng)圖上考慮，當(dāng)饋線回路給LED 燈具供電時(shí)，LED 燈具產(chǎn)生的諧波會(huì)通過電纜的中性點(diǎn)疊加流過系統(tǒng)電源側(cè)。當(dāng)諧波電流足夠大的時(shí)候，在中性線匯流的諧波數(shù)值可能會(huì)超過基波的數(shù)值，也就是說(shuō)此時(shí)中性線流過的電流可能會(huì)超過相線電流。此時(shí)如果采用3+2 的電纜，如采用3×50+2×25mm2的電纜，相線截面為50mm2，中性線截面為25mm2，而流過相線的實(shí)際電流卻小于流過中性線的實(shí)際電流，這樣會(huì)導(dǎo)致中性線上發(fā)生過載，饋線回路斷路器會(huì)跳閘而引起斷電，故電纜應(yīng)選擇4×50+1×25mm2（即4+1 的電纜型式）的規(guī)格。

綜合上述原因，可以總結(jié)出當(dāng)回路中可能會(huì)出現(xiàn)較大的不平衡電流或諧波電流時(shí)，中性線截面的選擇不宜小于相線截面，否則容易出現(xiàn)中性線過載的現(xiàn)象。

7 結(jié)語(yǔ)

本文以工程設(shè)計(jì)中最常見的配電箱系統(tǒng)圖繪制為入手點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)圖中容易出現(xiàn)的誤區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明，闡述了諸如電纜材質(zhì)選型、電纜或?qū)Ь€型號(hào)選擇及電纜、斷路器和計(jì)算電流配合等問題，提醒設(shè)計(jì)者在工程設(shè)計(jì)時(shí)重視設(shè)計(jì)質(zhì)量和原則問題，可以有效地杜絕工程設(shè)計(jì)中容易被人忽視的隱患，保證供電安全，進(jìn)而有效地保證人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全。