援建住宅項目電氣設計特點淺析

馬 巖， 陳 璐， 潘 雪

(1.北京市建筑設計研究院有限公司，北京100045；2.北京市電力公司，北京100032)

0 引言

隨著“一帶一路”的發展，我國的工程技術團隊也在探索著“走出去”的道路，這就必然需要了解目標國的工程技術要求、工程設計的外界參數、習慣做法、當地規范甚至宗教信仰，充分了解目標國現狀工程做法。本文將以援建非洲某國保障性住房為例，簡要介紹當地住宅建筑電氣的特點。

1 變配電室設計

當地變配電室產權均歸屬于供電部門，所以當地供電部門對于變配電室的設計有自己的相關要求，并且需要在交付使用前，對變配電室進行驗收。

當地現有住宅變配電室均采用地上單獨建設，且供電范圍以組圖劃分。變配電室運輸門均朝紅線外開，便于檢修和運輸設備。變配電室散熱習慣采用百葉加窗式通風機形式。

供電部門對住宅用變壓器單臺容量上限沒有要求，但據了解，市面上能夠購買到的單臺變壓器最大容量為1 000kVA。本項目界面劃分為中壓部分設備和變壓器均由外方提供，即項目中變壓器容量最大只能設計到1 000kVA。由于單臺變壓器容量較小，外方中壓系統常采用就近環網式供電，所以對于一個項目，市政中壓電源進線有可能是兩路或者更多。中壓系統形式的不確定直接導致了變配電室土建條件預留的不確定性。

外方認為，現代技術發展已經日臻成熟，設備間防火已成為次要問題，所以建議高壓室、變壓器室和低壓配電室不需要物理分隔，變配電室布置如圖1所示。

圖1 變配電室布置

由于當地平均氣溫較高，變壓器多采用油浸式變壓器，有利于散熱，且當地對于干式變壓器沒有維護能力。國內項目多為干式變壓器，不涉及儲油池問題，參照國內規范設計的儲油池如圖2～3所示。

圖2 儲油池平面圖

圖3 儲油池剖面圖

2 TT系統間接接觸防護措施

非洲一些受援國曾為歐洲國家殖民地，基礎設施多為被殖民期間采用宗主國標準建設，導致其獨立后繼續沿襲原有建設標準。

歐洲多數國家配電系統的接地形式采用TT系統，與我國的TN系統不同，TN系統在電源側只有一點直接接地，裝置的外露可導電部分經PE接到接地點，TN系統又可分為TN-S系統和TN-C-S系統。TT系統在電源側只有一點直接接地，裝置的外露可導電部分接到在電氣上獨立于電源系統接地的接地極上。3種接地形式如圖4～6所示。

圖4 TN-S系統

圖5 TN-C-S系統

圖6 TT系統

2.1 TT系統間接防護措施

TT系統配電線路間接接觸防護電器的動作特性，應符合式(1)要求:

式中，RA為外露可導電部分的接地電阻和保護導體電阻之和，Ω；Ia為保證保護電器切斷故障回路的動作電流，A。當采用過電流保護電器時，反時限特性過電流保護電器的Ia應為保證在5s內切斷的電流；采用瞬時動作特性過電流保護電器的Ia應為保證瞬時動作的最小電流。當采用剩余電流動作保護器時，Ia應為其額定剩余動作電流。

TT系統的故障回路阻抗包括電力系統阻抗、變壓器相線和接地故障點阻抗以及外露可導電體接地電阻和變壓器中性點接地電阻。故障回路阻抗大，故障電流小，而且還需要包括難以估計的接觸電阻。因此，TT系統的故障回路阻抗和故障電流難以估算。所以為了對末端手持式和移動式設備回路進行可靠保護，通常采用剩余電流動作保護電器。各戶內配電箱系統圖如圖7所示。

圖7 戶內配電箱系統圖

表1保護電器靈敏度校驗結果

2.2 TT系統配電線路間接接觸防護校驗

配電線路間接接觸保護中，為確保保護電器能夠可靠動作，需要采用最小短路電流進行靈敏度校驗，且滿足式(2)要求:

對于配電線路需要按式(2)進行保護靈敏度校驗，如不滿足要求，可采用增加短延時脫扣器或放大短路電流的措施。

線路的單相接地短路電流可利用ETAP電力系統分析軟件進行系統故障仿真得到，仿真結果如圖8所示。

三條典型線路末端保護電器靈敏度校驗結果如表1所示。

圖11 線路單相短路電流仿真計算

3 戶內設備布置

當地供電部門對于電表的安裝有嚴格的要求，工程竣工時要在首層預留有安裝電表的位置，且需要把電纜頭預留到位，電表需要在首層集中設置，方便今后抄表與維修。待用戶入住時，由用戶單獨向供電部門申請，由供電部門負責安裝電表。

當地經濟較為落后，空調在普通家中的普及率并不高，且電費昂貴，所以一般住宅內僅預留了空調插座，待住戶有條件時自行購買安裝。基于此，吊扇對于家庭相當重要，在長期有人停留的起居室和臥室都需要安裝吊扇，并且是在較為居中的位置，這就導致吊扇與燈的位置沖突。為了解決這一問題，且依據當地其他已建成項目的習慣做法，決定將燈具改為壁裝，但易造成房間照明均勻度不夠。經與外方溝通后，外方認為由于當地長期處于高溫，吊扇散熱才是居民的首要需求，當下照明均勻度問題可以暫時忽略。

4 結束語

保障性住房是民生項目，使用者的真實需求才是設計人員的根本出發點，只有深入了解使用者的生活習慣和生活環境，才能設計出讓人舒服的住宅。至于對規范的執行，不能按照國內標準生搬硬套，要結合實際情況，適度執行和適當增減，凡是涉及到人身安全方面，絕對不能馬虎。

住宅類項目的特點是園區較大、室外管線較多且電纜供電距離較長。從低壓配電系統的供電形式看，TT系統和TN-C系統并無太多差別，但從接地形式看則是完全不同的。由于TT系統的故障電流很小，且難以準確估算，對于保護裝置的靈敏度要求較高，所以在線路末端需要設置很多剩余電流保護電器，這就造成了投資增加且經濟性較差。反之，TN系統的故障電流較大，且容易估算，保護裝置靈敏度要求容易滿足，線路末端也就不必設置大量的剩余電流保護電器，經濟性也較好。所以，采用哪種配電系統形式需要根據當地的習慣做法、現代配電技術的發展和經濟性綜合考慮。