市政電氣工程設計中的常見問題及解決措施

黃 珊

（蘭州有色冶金設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

電氣是市政工程的重要組成部分，市政工程的施工中必然使用電氣設備，電氣作業(yè)過程中的安全始終是施工管理的重點。由于近幾十年的電氣設備的更新換代、各種智能化設備的安裝等因素，電氣設計在市政工程中所占的比例也逐漸增加，在設計過程中面臨的問題也逐漸凸顯，文章針對市政電氣工程設計中常見的問題探究相應的解決措施。

1 市政電氣設計的主要問題

1.1 不同專業(yè)間缺乏良好的銜接

電氣設計不僅是配電線路和電氣設備的選擇，還包括和土建、給排水專業(yè)的配合，然而有些設計單位不重視圖紙的會簽工作，在涉及多專業(yè)時配合不到位。例如，接地裝置和避雷器屬于電氣專業(yè)，但是施工方式、敷設方式、連接位置等應該在土建圖紙上清晰標注并附有詳圖，若土建和電氣專業(yè)之間銜接不好容易導致不同工序和工種之間配合失調、重復施工的現象，將會給后期的施工和業(yè)主的交付使用造成很大的麻煩。

1.2 電氣設計的操作性不強

電氣設計由于業(yè)主的進度要求、設計人員的水平等因素，圖紙中會出現計算不精確、標注不準確等問題。例如，有些電纜的路由設計僅依據圖紙給出路徑并沒有進行實際的勘察，在電纜鋪設的過程中會遇到商鋪、管道等影響到施工。因此，需要在設計圖紙之前將影響的因素充分考慮到位，避免后期圖紙的變更。

1.3 設計未按照實際情況設計

電氣設計規(guī)范是進行市政電氣設計的強制性規(guī)范，但是在實際的設計過程中，由于設計人員的水平、工期、現場施工環(huán)境的特殊性等因素，未按照現場實際的施工條件設計，僅僅根據原有項目套用現成圖紙的現象屢見不鮮，導致施工過程中面臨具體的問題時很難從圖紙中找到可靠的依據。

2 市政電氣接地設計常見問題及解決措施

下面以電氣設計中最常見的接地問題為例進行具體分析和探究。

2.1 防雷接地設計

由于不同類型的建筑物防雷標準差異較大，在設計過程中建筑物的參考資料較少，只能依據經驗進行設計；對于特殊的建筑物如爆炸危險場所、化學藥品存放場所等，未能按照實際的需求確定接地電阻值、接地體的數量繼而增加發(fā)生生產事故的概率。防雷接地的電阻值的確定是防雷設計的重要內容，根據規(guī)范要求，電力變壓器中性點的接地電阻應≤4Ω，重復接地電阻值≤10Ω。若變壓器距配電箱的距離＞50m，需要將零線重復接地；接地裝置的導體數量應≥2根，接地體的長度＞2.5m，接地線的埋深應＞0.6m。在設計過程中還應該考慮到屏蔽的作用、阻抗接地和等電位的連接等問題。

2.2 接地保護不到位

接地保護是人身和設備安全的重要保證，接地保護不到位會導致設備的金屬外殼、配電裝置等人身可能觸及的地方帶電，嚴重時會癱瘓整個供電系統(tǒng)。例如10kV線路發(fā)生接地故障可能會導致弧光接地，若無法及時熄滅會導致相間短路，造成大范圍的停電，破壞供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在10kV配電系統(tǒng)的設計中，對于變電所和低壓用戶不在一個建筑物內的情況，應該依據規(guī)范設計2個接地裝置，專用配電變壓設備應該配有專門的接地網并且接地電阻值小于4Ω；對于建筑物外不具備等電位條件的電氣裝置應該將局部系統(tǒng)改為TT系統(tǒng)，以保證不發(fā)生人身觸電事故。對于變電所和低壓用戶在同一個建筑物內的情況可以共用同一個接地裝置。變壓器應該裝有4個接線柱并將零線和保護接地連在一起，根據規(guī)范要求做到分段接地。

2.3 TN系統(tǒng)配電線路問題

TN系統(tǒng)的配電線路根據中性導體N和保護導體PE的配置方式可以分為：TN-C、TN-C-S、TN-S系統(tǒng)，如圖1～3所示?，F在低壓配電設計中廣泛采用的是TN接地方式。對于不同的接地系統(tǒng)需要不同的接地故障保護方式。常見的問題是由于設計人員的能力有限采取過流保護時容易忽略低壓配電線路保護靈敏度和最大保護距離的校驗。

TN系統(tǒng)配電線路在采用過流保護的方式時，首先要對電纜末端的故障電流進行精確的計算，確保整條線路的安全性。若采用斷路器進行電擊防護，為了保證線路安全，不僅需要考慮到單相短路電流值和斷路器動作特性曲線對應的靈敏度，還要求其靈敏度應該大于1.3。另外，為了保證接地裝置的安全，應當選擇低壓斷路器保護接地裝置的可靠性并按時校驗其靈敏度。

2.4 水處理廠接地

圖1 TN-C系統(tǒng)

圖2 TN-C-S系統(tǒng)

圖3 TN-S系統(tǒng)

為了保證電氣設備的安全，防止觸電事故，水廠配電保護接地需要安裝接地保護和接零保護，但兩者不能同時使用。其中，接地保護是將水廠中配電設備地線和配電箱中的地線相連，可以達到將因發(fā)生漏電而帶電的設備外殼可靠接地，保障人員安全。接零保護是將配電設備的地線和配電箱內的零線端相連接，將配電設備外殼接到中性點后，會由于零線的較大電流導致零線的接頭有持續(xù)發(fā)熱的情況發(fā)生。水處理廠的接地電阻直接關系到漏電設備的對地電壓值，在接地體的設計中要充分利用自然接地體達到節(jié)約造價的目的。自然接地體無法滿足規(guī)范要求的接地電阻值時應該加裝人工接地裝置，可以首選接地電阻較小、接地效果好的鍍鋅角鋼作為接地裝置材料。人工接地裝置的埋設地點應該選擇土壤含水量較高、密度較大的土壤，減小土壤電阻值對接地電阻值的影響程度。在施工結束后需要測量接地電阻值以確定是否達到規(guī)范要求，若達不到設計值，可以通過增加接地體數量、使用降阻劑等方式降低接地電阻。對于設有專用變壓器的水廠，配電采用TN-S接地保護，接零保護采用三相五線制。

2.5 市政路燈系統(tǒng)的接地

市政路燈已成為城市甚至農村街道上必不可少的市政設施，目前大部分市政照明都采用TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)正常運行時，專用保護線上沒有電流，只是工作零線上有不平衡電流。雖然該系統(tǒng)不存在電擊隱患，但是由于線路過長，一旦發(fā)生故障應立即切斷故障線路。由于市政路燈系統(tǒng)一般沒有等電位連接，為了保證路燈系統(tǒng)的安全，可以根據現場的實際情況采用TT接地方式。TT系統(tǒng)適用于接地保護很分散的地方，可以保證在路燈線路較長的情況下故障電流較小，不會因此導致大規(guī)模的線路故障。對于TN-S系統(tǒng)應用在供電線路過長、供電負荷不集中的情況下，供電線路末端出現故障時，短路電流無法及時地切斷故障電流的情況。此時，必須校驗配電回路保護電器的靈敏度。一般可以通過限制配電回路的長度或者増大配電回路的截面優(yōu)化接地系統(tǒng)。具體措施為：根據《低壓配電設計規(guī)范》第6.2.3的規(guī)定，發(fā)生接地故障時，為保護電器而切斷故障電路的時間要＜5s。當確定了變壓器的容量及系統(tǒng)的短路容量后，對于保護電器靈敏性的校驗可進行簡化，只需校驗回路的長度和截面即可。如果選用斷路器或者熔斷器保護，當電纜長度與電纜截面符合其對應的選擇性關系時，那么配電回路就符合接地故障保護靈敏性的規(guī)定條件。若選擇熔斷器保護，為保證接地故障靈敏性達到要求，應控制照明配電線路＜800m。另外，若使用熔斷器可以滿足保護的需求時為了對滿足用電管理的需要，一般采用熔斷器結合斷路器的方式即熔斷器用于保護接地故障和配電回路的末端短路，斷路器實現配電回路的過載保護。

3 市政電氣設計改進措施

3.1 做好設計前的論證和勘察

電氣圖紙在設計時要在滿足規(guī)范的大前提下，充分勘察現場后，按照現場的實際情況做到設計圖紙的合理性和可操作性，不能理想化地進行設計，不然會導致后續(xù)設計的反復變更和施工不規(guī)范。在電氣設備和材料的選擇上，應充分了解市場行情和設備的使用情況，保證設備的選擇和使用符合國家規(guī)范和要求，明確設備和材料的型號和參數。

3.2 加強圖紙會簽工作

電氣設計不僅涉及電氣一個專業(yè)還會涉及土建和其他機電專業(yè)，設計階段應該按照施工過程中可能出現的交叉情況，召集各個專業(yè)進行圖紙的會簽和討論，根據各專業(yè)的實際情況調整和修改，減少施工過程中可能出現的沖突，提高工程質量。在施工過程中，對于施工方提出的問題和變更要充分論證，避免不按照規(guī)范施工的情況發(fā)生。

3.3 建立健全設計質量控制體系

完善、健全的設計質量控制體系是保證市政電氣設計質量的關鍵，該體系應該包括設計全過程的每一個設計環(huán)節(jié)和設計人員，將整個工程的設計質量和設計人員的績效和獎懲掛鉤，增強設計人員的責任感，保證本專業(yè)和相關專業(yè)的設計質量。

3.4 加強和施工現場的聯系

對于施工過程設計要有一個整體的把控，對于關鍵節(jié)點和關鍵部位的施工設計應在工程例會中提前強調，并進行設計交底，確保施工方嚴格按照圖紙施工，不出現偏差和不必要的失誤。

4 結束語

由于市政用電設備的種類和數量的增多，市政工程中的電氣設計已成為一項復雜且涉及面較廣的工作，設計人員在設計過程中以相關規(guī)范為主要依據的前提下，應充分考慮工程實際情況，制定操作性較強的設計方案，避免設計中常見的問題，提高項目整體的設計質量，提升市政項目的整體品質。