关于建筑工程配电系统设计中常见问题的探讨

宋晖

摘要：建筑工程施工中配电系统设计是保证施工各个工序安全顺利实施的重要保证，配电系统设计的优劣直接影响建筑施工的效率、质量和安全。本文结合多年工作经验，对当前建筑工程配电系统设计中常见的问题及解决措施进行了简单探讨，以供交流和学习。

关键词：建筑工程；配电设计；常见问题；解决措施

中图分类号：TU7文献标识码：A

引言

随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业迅速发展，随之而来的是建筑安全事故的不断发生。在这些建筑事故中由于雷击或供电线路老化、损坏及配线系统设计不合理而造成的电气火灾事故占有很大比例。如何制定科学合理、严格规范的配电设计方案，已越来越受建筑工程设计人员的重视。下面，本人结合多年工作实际，对当前建筑工程配电系统设计中常见的问题及解决措施进行简要探索，仅供同行参考和学习。

1 建筑工程配电系统概述

1.1在介绍建筑工程配电系统前，我们首先要搞清一个概念，那就是建筑工程供配电系统。建筑工程供配电系统就是解决建筑物所需电能的供应和分配的系统，是电力系统的组成部分。主要涉及：电气设备，变、配电所，低压配电系统，建筑物防雷与接地装置等方面。随着现代化建筑的出现，建筑的供电不再是一台变压器供几幢建筑物，而是一幢建筑物往往用一台乃至十几台变压器供电；供电变压器容量也增加了；另外，在同一幢建筑物中常有一、二、三级负荷同时存在，这就增加了供电系统的复杂性。但供电系统的基本组成却基本一样。通常对大型建筑或建筑小区，电源进线电压多采用10kV，电能先经过高压配电所，再由高压配电所将电能分送给各终端变电所。经配电变压器将10kV高压降为一般用电设备所需的电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。也有些小型建筑，因用电量较小，仍可采用低压进线，此时只需设置一个低压配电室，甚至只需设置一台配电箱即可。

1.2在搞清建筑工程供配电系统的基础上，我们重点介绍一下是建筑工程配电系统。建筑工程配电系统就是将建筑电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）出口到用户端的这一段系统称为建筑配电系统。配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。

2 建筑工程配电系统的设计

我国施工现场临时用电工程所采用的线路电压为380V、相电压为220V、电源（电力变压器）中性点接地的三相四线制系统中，接地、接零保护系统分类为TT、TN-C和TNS三种系统电力。下面对这三种系统加以分析比较。

TT系统是指在中性点接地的电力系统中，将电源电气设备不带电的金属外壳或接地保护的系统。TT系统对接地保护电阻方面具有良好的性能，但需要耗费大量钢材，而接地安装和埋设施工也需要较大的工程量，故这种系统经济性不高。

TN系统是一种在电源中性点接地中，将电气设备不带电的金属外壳或基座经中性点接零的保护系统。在这个系统中，作零线（N）与保护零线（PE）合一的系统为TN—C系统。工作零线N与保护零线（PE）分开的系统为TN-S系统。

分析比较这三种系统，在TN-S接零保护系统中，只要在配电装置中设置漏电保护器，这种系统便可明显地克服TT系统的缺陷。既经济，技术操作上也方便，电气设备的正常不带电的金属外壳或基座在任何情况下都能保持对地零电位水平。按建设部JGJ4688（施工现场临时用全技术规范）规定。

建筑工程施工中配电系统设计多采用TN-S系统，但在实际安装过程中必须充分考虑到各种自然界条件的影响，如暴露在风吹、日晒、雨淋下，对配电系统容易造成机械损伤、绝缘体性能下降甚至短路事故。由于其长时间暴露在公共场所，也无电位联结，对人员生命安全带来巨大威胁。

采用TN-S系统供电时，灯具的金属外壳都是通过PE线连接的，当某个灯具发生故障时，其故障将PE转到其他灯具上，容易造成户外无等电位连接的电击威胁。因此室外多采用TT接地系统，为户外灯设置接地极，引出单独的线接灯具的金属外壳，以避免由PE线引来别处的故障电压。

3 配电变压器的设计

根据国家相关标准，用电设备容量在250KW或需要变压器容量在160KVA以上者应以高压方式供电的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器，但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区。认为变压器有功负荷能力、容量应按照计算负荷负载或接近满负载选择。其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用，节省投资，殊不知变压器的高效率在（95%以上），只有当变压器的负荷在0.5-0.6时才可能实现。当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其它一些因素，例如环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因素。

4 电负荷与配电线路截面设计

由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷，三相负荷不平衡必然导致零线通过不平街电流，随着电脑及各种家用电器的发展与普及，低压电网高次谐波污染日益加剧，3次及其奇倍数谐波均构成中性线电流。中性线过大电流并由此引发电火灾的现象也日益增多。为此，相关设计规范已规定。三相四线或二相三线的配电线路中，当用电负荷大部分为单相负荷时，其N线或PEN线截面不宜小于相线截面；以气体放电灯为主要负荷的回路中。可见，民用建筑配电系统的干线、支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用20世纪80年代的做法，选择N或PEN线截面是相线截面的l/2或1/4，这也是最常见的电气设计安全问题之一。

5变电所位置的设计

现代建筑特别是高层建筑用电量逐渐增大，这就对建筑物配电系统的安装位置提出了较高的要求。在确定变电所位置时，应充分考虑变电所高压负荷，对于降低电能损耗、保证用电安全稳定具有重要作用。

对于30层以内的高层建筑，配电系统通常设置在底层；60层左右的高层建筑，则直接设置在建筑物地下或中层和顶层，也可以只设置在建筑物地下。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。同时也要保证可用性与维修的方便。

6 防雷与接地设计

现代建筑的防雷设计。采用传统的避雷方法简单可靠，更加经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接，形成等电位层。现代建筑都是采用钢筋混凝土剪力培，与楼板的连接十分可靠，关键是做好金属管线的接地。现代建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4Ω以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体己能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位、提高安全性都有好处。

7 电气照明设计

建筑物照明配电设计，包括光源的选择、照明度的大小、照明范围、照明设备造型、位置的选择、光能控制和配电线路敷设等，而随着人们对生活居住环境要求的不断提高，照明设计需要与现代建筑装饰效果密切联系，照明设备的造型、光线、照射范围等都应与建筑艺术意境相结合，并考虑节能效果。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。在审核图纸时，经常发现应急照明支线带两个防火分区的灯具，没有按照建筑电气工程施工质量验收规范要求，此类问题应该注意。

8 消防电气设计

消防电气设计在设计工作中占有非常重要的地位。它涉及到火灾报警、扑救及人民生命财产的重要安全闯题，因此应按国家有关规范作好消防电气设计。火灾报警系统的形式应根据具体设计对象来确定。设计者首先必须搞清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体的分布等诸多因素，再根据这些因素来确定火灾报警系统的形式。例如：许多电气设计消防线路采用穿塑料管保护，并从吊顶内走线。而“民用建筑工程配电设计规范”中规定消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路。应穿金属管保护。并暗敷在非燃烧体结构内。其保护层厚度不应小于30mm。当必须明敷时，应在金属管上采取防火措施。

9 结束语

在当前建筑工程供配电系统设计中，我们必须充分考虑供配电系统的安全稳定运行，从根源上杜绝故障的出现，将安全隐患降至最低，同时还应考虑电气设备与现代建筑结构相结合的装饰效果，这也对行业内建筑电气施工单位提出了更高的要求。