浅谈住宅建筑低压配电系统设计

王泉宙

（临汾市建筑规划设计院，山西 临汾 041000）

0 引言

随着城市化不断发展，城市住宅建筑的数量正以飞快的速度增长。而且建筑物的高度越来越高，住宅的用电量和用电需求也在增加。因此，低压供配电系统方案的合理性和安全性是保障住户供电需求需要考虑的重点。国家电网出台的“一户一表”政策指出，低压配电的设计方法有：①地下室集中装表；②电缆引上层间装表；③密集母线槽引上层间装表。

1 建筑低压配电设计需要遵循的原则

1.1 优化原则

建筑电气中低压配电需要遵循优化的原则，根据建筑物本身结构安排合理布局供电设备，减少设备之间的重复交叉、材料浪费使用的现象。同时，建筑电气的使用需要遵循节能的原则，充分利用现代高科技增强建筑本身的节能效果，加强对清洁能源、节能材料的使用。在建筑行业的电气系统设计中，需要对供电系统自身的安全性、可靠性等问题进行考虑，在满足基本负荷容量的同时要为建筑行业发展留有一定的备用电量，为之后配电系统的扩容建设提供方便的条件。为了保证整个建筑电气系统的安全性，需要有关人员在进行建筑电路设计的时候保证电路线之间拥有一定的距离，并要确保电路线的绝缘强度。

1.2 高效原则

建筑行业的用电设备多样、繁杂，如果在设计使用的时候考虑不充分很有可能出现用电浪费的现象，进而制约建筑行业整体效能的实现。为此，建筑电气配电系统的设计要尽可能减少不必要的能源、资源损耗，实现分散化配电管理。另外，建筑供电、配电系统的负荷要保持平衡发展，实现对建筑配电系统能源的高效利用。

1.3 安全原则阐述

住宅安全是居民考虑居住的首要因素，因此建筑低压配电系统在具体应用的过程中必须充分考虑其安全性，例如合理分配和管理电源，充分考虑可能会发生的故障并配套解决方案等；另外居民对住宅的满意度和舒适度一定程度上取决于住宅的实用性，由此，设计人员在设计方案时要充分考虑方案是否适应现实需要，组织技术人员对方案的可行性进行评估，只有方案符合实际的操作标准，才能投入使用。

2 建筑低压配电的接地系统

2.1 IT 系统

IT 系统的电源侧没有进行工作接地，而负载侧电气装置进行了接地保护。当供电的距离相对较近的时候，使用IT 系统进行低压配电，更安全可靠。一般来说，IT 供电系统要求供电具备更高的连续性，在这种情况下，IT 系统常常被用在以下情景，如作为应急类电源、手术急救室或采矿现场等。

2.2 TT 系统

TT 系统中电源中性点直接接地，用电设备外露可导电部分也直接接地。在这个系统中，电源中心点的接地和设备外漏部分接地是各自独立的，当高压线与低压线搭连时，TT 系统通常能抑制低压电网出现的过电压情况。在建筑电气系统之中，使用TT系统进行低压配电方面的工作，要从电源的中性点方面入手，针对用电设备外漏导电部分和电源中性点的接地装置，进行一定的保护。由于接地装置一般离设备较近，PE 线基本不会断，中性线N 和PE 线之间也没有通电联系，N 线带电时，PE 线不会通电。在现实应用中，TT 系统通常用于低压的小型用户，特别在一些用电需求较低的地区，例如电气设备少、住宅分散的农村地区。

2.3 TN 系统

目前在我国乃至其他国家广泛应用TN 低压配电系统。在TN 系统中，直接接地部分为电源中性点，设备外露可导电的部分与接地部分直接连接，而且外露可导电部分要与保护线相连。该系统具有一定的电击保护功能，这主要是因为短路保护的作用。在TN 供电系统中，依据中性线和保护线是否联系的特点，又可以把这个整体系统细致划分成TN-S 系统、TN-C 系统、TN-C-S三种子系统。三种模式的应用需要考虑到建筑物的实际情况，设计人员在设计方案时应该就建筑的自身条件进行合理选择，考虑到电网整体线路的实际运行水平。

3 建筑电气中的低压配电设计方案

3.1 确定建筑电气低压配电负荷等级

根据住宅建筑电气设计规范及相关规范，住宅用电负荷的分级分为三个级别，不同的负荷级别对供配电的要求也不相同，例如是否需要双电源等等。对物业用电和住户用电要分别采取计量，为此，建筑电气中的低压配电系统需要分别设置物业变配电室和住户变配电室。

3.2 建筑电气的供配电电压设计

在建筑电气设计供配电电压的时候，要充分考虑设计方案的科学性，严格按照建筑电气系统的规范，确定合理的供配电系统的电压等级，以保障供电设备的安全性。因此，在对建筑配电、供电电压进行选择的时候，需要根据建筑电气系统的设计要求以及建筑实际能够承载的负荷来选择供电系统，从而在满足建筑用户基本用电需求的情况下保证建筑配电、供电系统的安全、稳定运行。

3.3 优化建筑变电所设计方案

建筑变电所的设计方案应参考建筑周围的环境、当地用电量、供电条件和能源节约等因素，同时考虑该方案是否能促进建筑变电所的可持续发展。在选择变压器的时候应该选择节能款，Dyn11 的结线，且负载率一般低于85%。

3.4 防雷接地保护设计的必要性

防雷接地保护设计也是低压配电设计方案中一个重要组成部分。为了充分保证施工人员和居民的人身安全，需要做好总等电位之间的有效联结，减少外界危险电压系统对建筑电气电路产生的不利影响。

3.4.1 PE 线与N 线的差异

施工人员在施工时要关注到PE 线和N 线两种线的不同，如果施工人员在进行施工时一不小心将两种线混接了，将会造成非常严重的后果。当PE 线超负荷工作时，若是流入的电流比较大，就会导致其产生的压降出现非常明显的变化，导致用电在运行中存在安全隐患，极易发生安全事故。在实际进行施工的过程中，因为施工图纸并不会标注那么仔细，施工人员在不注意的情况下可能在施工过程中将PE 线与N 线接错。为了避免这种情况，在开展防雷接地保护工作的时候，相关工作人员必须确保PE线与N 线的连接是无误的，这样才可以充分发挥防雷接地保护装置的作用，避免雷击对线路的危害。

3.4.2 接地体的选择与安装

判断接地状态的稳定性，可以通过查看接地电阻的大小来实现。接地电阻的大小直接影响了跨步电压和接触电压的强弱。接地电阻值越小，一旦出现人员触电，跨步电压和接触电压就越弱，对人体造成的危害就越小。但要使接地电阻值变小，意味着工程将耗费更多的经济成本。所以在设计接地保护系统时，不但要考虑接地系统的功能性，也要结合实际预算，考虑其经济性，从而设计出一套合理的适应现实需要的系统方案。按照种类划分，接地体可以分为自然接地体和人工接地体两种，自然接地体是一些能在地下连接地面的管道，常见的自然接地体如自来水管，在实际选择接地体时，考虑到经济性目标，首先可以充分考虑使用自然接地体。其次应考虑所选择的自然接地体是否具备合适的接地电阻值，同时是否满足热稳定性，如果测量结果满足要求，就可以考虑投入使用，否则，就可以考虑使用人工接地方式。人工接地体的材料通常是圆钢、角钢等，在接地时将它们打入地下2～2.5m 的深度。材料的尺寸一般如下：钢管的壁厚大于3.5mm，管体直径可在25～50mm 之间；角钢的尺寸一般大于30mm×30mm×4mm；扁钢尺寸大于12mm×4mm。另外，人工接地体一般采用垂直安装或水平安装两种安装方式，在选择安装方法时应该因地制宜。垂直安装方法一般适用于土质稀松的沙土壤，为避免打入时因受力不均而是管子歪斜，可以将钢管或角钢的一头加工成扁尖型。如果土质比较硬，那么可将一端加工成圆锥形，注意避免腐蚀性土壤，回填土时也要尽可能压实。同时，也要考虑温度湿度对流散电阻产生影响，所以一般接地体上端距离地面的距离大于0.6m；而水平安装法一般适用于多岩或土壤电阻率较高的地区，水平接地体通常采用4cm×0.4cm 的镀锌扁钢或直径为1.2～1.6cm 的镀锌圆钢，可摆放成放射状，环状或成排状。另外，将接地体竖值放入可有效减小流散电阻，插入深度一般为0.6～1m。

3.4.3 接地线的安装要求

安装接地线时施工人员应该充分考虑安全性原则，先接地端，后接导体端，安装时应使用绝缘手套。接地线的尺寸一般有个最低要求：明设的裸铜导线的为4mm2，铝线为6mm2；绝缘铜导线为1.5mm2，铝线为2.5mm2。每次安装前施工人员应该认真检查所有线材，看是否有破损，及时修换破损的电线，注意用电安全。

4 结语

城市的扩张加速了城市建筑的建设速度，扩大了住宅建筑的建设规模，低压配电系统的安全运行，是保障城市居民正常居住生活的前提。想要保证住宅建筑低压配电系统的安全性和稳定性，要了解和遵循相关原则，结合实际采用合理的接地形式，构建出符合实际要求的低压配电方案。