在線路電壓為380V、相電壓為220V、電源(電力變壓器)中性點接地的三相四線制系統中,接地和中性點保護系統分為TT、TN-C和TN-S三種,下面對三種系統進行分析比較。
TT系統是指中性點不接地,供電電氣設備不帶電的金屬外殼或接地保護系統的電力系統。TT系統在接地保護電阻方面性能良好,但需要大量鋼材,接地安裝和埋設施工也需要大量工程量,所以這種系統不經濟。
TN系統是在電源中性點接地中,將電氣設備的金屬外殼或底座通過中性點接零的壹種保護系統。在這個系統中,TN-C系統是中性導體(N)和保護導體(PE)的組合。中性導體N與保護導體(PE)分開的系統是TN-S系統。
通過對這三種系統的分析比較,在TN-S系統中,只要在配電設備中安裝剩余電流保護器,該系統就能明顯克服TT系統的缺陷。不僅經濟,而且技術操作方便。通常不帶電的電氣設備的金屬外殼或底座在任何情況下都能保持對地零電位。根據建設部JGJ4688(施工現場臨時用電技術規範)。
建築施工中配電系統的設計常采用TN-S系統,但在實際安裝過程中必須充分考慮各種自然條件的影響,如風吹日曬雨淋等,容易造成配電系統的機械損傷、絕緣子性能退化甚至短路事故。因為長時間暴露在公共場所,沒有潛在的聯系,對人員的安全威脅很大。當采用TN-S系統供電時,燈具的金屬外殼均采用PE線連接。當壹個燈出現故障時,它的故障會轉移到其他有PE的燈上,容易造成室外等電位聯結的觸電威脅。因此,戶外常采用TT接地系統,為戶外燈具設置接地極,導致燈具單獨接線金屬外殼,避免PE線帶來的來自外地的故障電壓。
2電氣負荷和配電線路截面選擇
由於民用建築中的用電負荷多為單相負荷,三相負荷不平衡必然導致零線電流不平衡。隨著計算機和各種家用電器的發展和普及,低壓電網的高次諧波汙染越來越嚴重,三次和奇次諧波都構成中性線電流。中性線電流過大引起的電氣火災現象日益增多。
為此,相關設計規範已規定,在三相四線或兩相三線配電線路中,當大部分用電負荷為單相時,N線或PEN線的截面不應小於相線的截面;在以氣體放電燈為主要負載的回路中,N線的截面不應小於相線的截面...“由此可見,民用建築配電系統的幹線、支線、支線的導線截面原則上應與相線相同。但目前仍有相當多的民用建築仍沿用上世紀80年代的做法,N或PEN線截面選擇為相線截面的l/2或1/4,這也是最常見的電氣設計安全問題之壹。
3變電站位置的確定
隨著我國經濟社會的發展,現代高層建築用電量逐漸增加,對建築配電系統的安裝位置提出了更高的要求。在確定變電站的位置時,應充分考慮變電站的高壓負荷,這對降低電能損耗,保證用電安全穩定具有重要作用。
對於30層以下的高層建築,配電系統通常設置在底層;60層左右的高層建築,直接放在樓底下或者中頂層,或者只放在樓底下。變電站的數量及其位置分布應通過技術和經濟比較來確定。同時要保證維護的可用性和方便性。
4防雷和接地
在現代建築的防雷設計中,傳統的防雷方法簡單、可靠、經濟。但必須保證每層的鋼筋和金屬管與本層用作引下線的柱筋可靠連接,形成等電位層。現代建築采用鋼筋混凝土剪力墻,與樓板的連接非常可靠。關鍵是做好金屬管道的接地。現代建築物的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地都結合在壹起,形成混合接地系統。接地電阻取決於最低要求,通常低於4ω。
利用建築物的鋼筋混凝土基礎作為接地板。雖然基礎鋼筋等自然接地體可以滿足接地電阻的要求,但仍需安裝水平人工接地體,將建築主體基礎連成接地網,有利於平衡電位,提高安全性。
5電氣照明設計
建築照明配電設計包括光源的選擇、照度、照明範圍、照明設備造型、位置選擇、光能控制和配電線路敷設等。隨著人們對居住和生活環境要求的不斷提高,照明設計需要與現代建築的裝飾效果密切相關,照明設備的造型、光線、照度範圍要與建築意境相結合,並考慮節能效果。選擇高光效電光源可以達到明顯的節能效果。審圖時經常發現應急照明支線中兩個防火分區的燈具不符合《建築電氣工程施工質量驗收規範》的要求,此類問題應引起重視。
6消防電氣設計
消防電氣設計在設計工作中起著非常重要的作用。涉及火災報警、消防和人民生命財產的重要安全問題,應根據國家相關規範做好消防電氣設計。火災報警系統的形式應根據具體的設計對象來確定。設計者首先要了解設計對象的建築形式、規模、分類以及各單體建築的分布情況,然後根據這些因素確定火災報警系統的形式。
比如很多電氣設計消防線路都是用塑料管保護,從吊頂走。《民用建築工程配電設計規範》規定,消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明、應急廣播等線路應采用金屬管保護,並隱蔽在不燃結構中。其保護層厚度不應小於30mm,當必須外露時,金屬管應采取防火措施。
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