淺談住宅建筑低壓配電系統設計

王泉宙

（臨汾市建筑規劃設計院，山西 臨汾 041000）

0 引言

隨著城市化不斷發展，城市住宅建筑的數量正以飛快的速度增長。而且建筑物的高度越來越高，住宅的用電量和用電需求也在增加。因此，低壓供配電系統方案的合理性和安全性是保障住戶供電需求需要考慮的重點。國家電網出臺的“一戶一表”政策指出，低壓配電的設計方法有：①地下室集中裝表；②電纜引上層間裝表；③密集母線槽引上層間裝表。

1 建筑低壓配電設計需要遵循的原則

1.1 優化原則

建筑電氣中低壓配電需要遵循優化的原則，根據建筑物本身結構安排合理布局供電設備，減少設備之間的重復交叉、材料浪費使用的現象。同時，建筑電氣的使用需要遵循節能的原則，充分利用現代高科技增強建筑本身的節能效果，加強對清潔能源、節能材料的使用。在建筑行業的電氣系統設計中，需要對供電系統自身的安全性、可靠性等問題進行考慮，在滿足基本負荷容量的同時要為建筑行業發展留有一定的備用電量，為之后配電系統的擴容建設提供方便的條件。為了保證整個建筑電氣系統的安全性，需要有關人員在進行建筑電路設計的時候保證電路線之間擁有一定的距離，并要確保電路線的絕緣強度。

1.2 高效原則

建筑行業的用電設備多樣、繁雜，如果在設計使用的時候考慮不充分很有可能出現用電浪費的現象，進而制約建筑行業整體效能的實現。為此，建筑電氣配電系統的設計要盡可能減少不必要的能源、資源損耗，實現分散化配電管理。另外，建筑供電、配電系統的負荷要保持平衡發展，實現對建筑配電系統能源的高效利用。

1.3 安全原則闡述

住宅安全是居民考慮居住的首要因素，因此建筑低壓配電系統在具體應用的過程中必須充分考慮其安全性，例如合理分配和管理電源，充分考慮可能會發生的故障并配套解決方案等；另外居民對住宅的滿意度和舒適度一定程度上取決于住宅的實用性，由此，設計人員在設計方案時要充分考慮方案是否適應現實需要，組織技術人員對方案的可行性進行評估，只有方案符合實際的操作標準，才能投入使用。

2 建筑低壓配電的接地系統

2.1 IT 系統

IT 系統的電源側沒有進行工作接地，而負載側電氣裝置進行了接地保護。當供電的距離相對較近的時候，使用IT 系統進行低壓配電，更安全可靠。一般來說，IT 供電系統要求供電具備更高的連續性，在這種情況下，IT 系統常常被用在以下情景，如作為應急類電源、手術急救室或采礦現場等。

2.2 TT 系統

TT 系統中電源中性點直接接地，用電設備外露可導電部分也直接接地。在這個系統中，電源中心點的接地和設備外漏部分接地是各自獨立的，當高壓線與低壓線搭連時，TT 系統通常能抑制低壓電網出現的過電壓情況。在建筑電氣系統之中，使用TT系統進行低壓配電方面的工作，要從電源的中性點方面入手，針對用電設備外漏導電部分和電源中性點的接地裝置，進行一定的保護。由于接地裝置一般離設備較近，PE 線基本不會斷，中性線N 和PE 線之間也沒有通電聯系，N 線帶電時，PE 線不會通電。在現實應用中，TT 系統通常用于低壓的小型用戶，特別在一些用電需求較低的地區，例如電氣設備少、住宅分散的農村地區。

2.3 TN 系統

目前在我國乃至其他國家廣泛應用TN 低壓配電系統。在TN 系統中，直接接地部分為電源中性點，設備外露可導電的部分與接地部分直接連接，而且外露可導電部分要與保護線相連。該系統具有一定的電擊保護功能，這主要是因為短路保護的作用。在TN 供電系統中，依據中性線和保護線是否聯系的特點，又可以把這個整體系統細致劃分成TN-S 系統、TN-C 系統、TN-C-S三種子系統。三種模式的應用需要考慮到建筑物的實際情況，設計人員在設計方案時應該就建筑的自身條件進行合理選擇，考慮到電網整體線路的實際運行水平。

3 建筑電氣中的低壓配電設計方案

3.1 確定建筑電氣低壓配電負荷等級

根據住宅建筑電氣設計規范及相關規范，住宅用電負荷的分級分為三個級別，不同的負荷級別對供配電的要求也不相同，例如是否需要雙電源等等。對物業用電和住戶用電要分別采取計量，為此，建筑電氣中的低壓配電系統需要分別設置物業變配電室和住戶變配電室。

3.2 建筑電氣的供配電電壓設計

在建筑電氣設計供配電電壓的時候，要充分考慮設計方案的科學性，嚴格按照建筑電氣系統的規范，確定合理的供配電系統的電壓等級，以保障供電設備的安全性。因此，在對建筑配電、供電電壓進行選擇的時候，需要根據建筑電氣系統的設計要求以及建筑實際能夠承載的負荷來選擇供電系統，從而在滿足建筑用戶基本用電需求的情況下保證建筑配電、供電系統的安全、穩定運行。

3.3 優化建筑變電所設計方案

建筑變電所的設計方案應參考建筑周圍的環境、當地用電量、供電條件和能源節約等因素，同時考慮該方案是否能促進建筑變電所的可持續發展。在選擇變壓器的時候應該選擇節能款，Dyn11 的結線，且負載率一般低于85%。

3.4 防雷接地保護設計的必要性

防雷接地保護設計也是低壓配電設計方案中一個重要組成部分。為了充分保證施工人員和居民的人身安全，需要做好總等電位之間的有效聯結，減少外界危險電壓系統對建筑電氣電路產生的不利影響。

3.4.1 PE 線與N 線的差異

施工人員在施工時要關注到PE 線和N 線兩種線的不同，如果施工人員在進行施工時一不小心將兩種線混接了，將會造成非常嚴重的后果。當PE 線超負荷工作時，若是流入的電流比較大，就會導致其產生的壓降出現非常明顯的變化，導致用電在運行中存在安全隱患，極易發生安全事故。在實際進行施工的過程中，因為施工圖紙并不會標注那么仔細，施工人員在不注意的情況下可能在施工過程中將PE 線與N 線接錯。為了避免這種情況，在開展防雷接地保護工作的時候，相關工作人員必須確保PE線與N 線的連接是無誤的，這樣才可以充分發揮防雷接地保護裝置的作用，避免雷擊對線路的危害。

3.4.2 接地體的選擇與安裝

判斷接地狀態的穩定性，可以通過查看接地電阻的大小來實現。接地電阻的大小直接影響了跨步電壓和接觸電壓的強弱。接地電阻值越小，一旦出現人員觸電，跨步電壓和接觸電壓就越弱，對人體造成的危害就越小。但要使接地電阻值變小，意味著工程將耗費更多的經濟成本。所以在設計接地保護系統時，不但要考慮接地系統的功能性，也要結合實際預算，考慮其經濟性，從而設計出一套合理的適應現實需要的系統方案。按照種類劃分，接地體可以分為自然接地體和人工接地體兩種，自然接地體是一些能在地下連接地面的管道，常見的自然接地體如自來水管，在實際選擇接地體時，考慮到經濟性目標，首先可以充分考慮使用自然接地體。其次應考慮所選擇的自然接地體是否具備合適的接地電阻值，同時是否滿足熱穩定性，如果測量結果滿足要求，就可以考慮投入使用，否則，就可以考慮使用人工接地方式。人工接地體的材料通常是圓鋼、角鋼等，在接地時將它們打入地下2～2.5m 的深度。材料的尺寸一般如下：鋼管的壁厚大于3.5mm，管體直徑可在25～50mm 之間；角鋼的尺寸一般大于30mm×30mm×4mm；扁鋼尺寸大于12mm×4mm。另外，人工接地體一般采用垂直安裝或水平安裝兩種安裝方式，在選擇安裝方法時應該因地制宜。垂直安裝方法一般適用于土質稀松的沙土壤，為避免打入時因受力不均而是管子歪斜，可以將鋼管或角鋼的一頭加工成扁尖型。如果土質比較硬，那么可將一端加工成圓錐形，注意避免腐蝕性土壤，回填土時也要盡可能壓實。同時，也要考慮溫度濕度對流散電阻產生影響，所以一般接地體上端距離地面的距離大于0.6m；而水平安裝法一般適用于多巖或土壤電阻率較高的地區，水平接地體通常采用4cm×0.4cm 的鍍鋅扁鋼或直徑為1.2～1.6cm 的鍍鋅圓鋼，可擺放成放射狀，環狀或成排狀。另外，將接地體豎值放入可有效減小流散電阻，插入深度一般為0.6～1m。

3.4.3 接地線的安裝要求

安裝接地線時施工人員應該充分考慮安全性原則，先接地端，后接導體端，安裝時應使用絕緣手套。接地線的尺寸一般有個最低要求：明設的裸銅導線的為4mm2，鋁線為6mm2；絕緣銅導線為1.5mm2，鋁線為2.5mm2。每次安裝前施工人員應該認真檢查所有線材，看是否有破損，及時修換破損的電線，注意用電安全。

4 結語

城市的擴張加速了城市建筑的建設速度，擴大了住宅建筑的建設規模，低壓配電系統的安全運行，是保障城市居民正常居住生活的前提。想要保證住宅建筑低壓配電系統的安全性和穩定性，要了解和遵循相關原則，結合實際采用合理的接地形式，構建出符合實際要求的低壓配電方案。