二十一世纪小康住宅配电系统的设计
浏览次数: 303次| 发布日期：12-29 13:27:21 | 物管常识
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二十一世纪小康住宅配电系统的设计,
我国低压配电系统的划分采用了IEC标准，IEC标准按系统的接地形式划分为TN(可细分为TN－S、TN－C、TN－C－S)、TT和IT三种。其文字符号的含义是第一个字母说明了电源是直接接地(T)，还是对地绝缘或经阻抗接地(I)，还是对地绝缘或经阻抗接地(I)；第二个字母表示系统内外露导电部分(如设备外壳)是经中性线在电源处接地(N)，还是单独接地(T)；第三四个字母则说明中性线和保护线是合用一根导线(C)，还是各用各的导线(S)。在配电系统的电气装置设计中，正确选择接地系统是十分重要的，若不根据用电负荷的性质和用电场所建筑物的特点来正确选择系统接地形式，并合理选择元器件、设计系统接线和保护方式，将会扩大安全事故影响的范围，影响系统的安全性和可靠性，造成不可估量的损失。住宅用电以单相相电压负荷为主，且用电安全性要求较高。对于由城市公用低压线路供电的住宅建筑，按城市供电部门的要求采用TT系统；由本单位 10/0、4KV变压器供电的住宅建筑，宜采用TN－C－S系统；对附近有变电所的高层住宅楼宜采用TN－S系统。在TT系统内，设备金属外壳采用保护接地，其接地装置同电源中性点工作接地装置不联结，所以电源中性点或线路中性线上的危险电位将不会传到电气设备外露可导电部分。各不同接地装置上产生的高电位也不会互相传递，安全性较高。但当电气设备发生单相接地短路时，短路电流较小，通常不足以使过电流保护装置动作，因此必须在干线出口及用电设备处装设漏电开关，作为单相接地故障保护。TN－C－S系统中，电源线路的PEN线(保护线和中性线)合用，进入建筑物后分成PE线和N线，且分开后不再合用，此种系统电源线路简单，又保证一定的安全水平。TN－S系统中，整个系统的中性线(N线)与保护线(PE线)，除电源中性点处相联外，全线都是分开的，N线上的分布电位不会通过PE线传到电气设备的外露可导电部分，但一相接地时电源中性点升高的电位仍会通过PE线传到电气设备外露可导电部分，为此在干线首端装设漏电开关，而且PE线应尽量多点重复接地。另外，随着家庭用电量的增加，住宅一般采用三相四线线路供电。由于负载经常处于不平衡状态，中性线出现断裂事故时有发生，一旦中性线断裂，断线点后中性线电位便会偏移，造成各相电压不对称，有的相高，有的相低，引起单相用电设备大量烧毁，对于TN－C－S系统，在PEN线断裂后，不仅会引起单相用电设备大量烧毁，而且中性线上的高电位还会通过保护线(PE线)传到电气设备外露可导电部分，引起间接触电事故，但由于这种PE线传入的设备外壳带电，漏电保护不起作用。因为触电电流不会通过零序电流互感器，因此必须在三相四线干线未端或单相分支线路首端装设中性线断保护开关。并在电源入户处作总等电位联结，以降低电气装置或建筑物内人身触电时的接触电压，提高电气安全水平。
二、住宅用电负荷的分类
普通家电——它是指目前已基本普及且使用率较高的家电。如：电视、音响、冰箱、洗衣机、风扇等。电炊具——这类为部分家庭已配置。如：电炊锅、电饭锅、电烤箱、微波炉等。照明——此类负荷家家均有。卫生及空调——这类是耗电量高的电器，主要指电淋浴器、空调器、消毒柜等。
三、用电负荷的确定及计算
根据不同类型的住宅，正确确定每户的计算负荷尤为重要。过去常用的15～2kw/户计或 20w/m2的单位容量法确定户计算负荷方法已不适应家庭用电负荷日益增长的现状。由于设计时户负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的过负荷跳闸、超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象。这些情况已引起设计人员的高度重视，但又因户负荷无法准确确定，给设计工作带来一定的困难，为此，国家建设部提出了小康住宅居住目标的要求，并对各档次用户的电气负荷提出了推荐值。(见表1)
但是，住宅用电负荷的大小与地区经济的生活水平、能源结构、气象条件、消费观念等息息相关，故本文仅对济南地区用电负荷的确定提出一些粗浅的看法。从表1中可以看出，目前，济南地区人们的住宅面积一小部分为44－70m2，大部分已超过70m2，故从居住面积上看，人们已基本达到小康标准；从家电的普及率来看，13类已普及，24类也以很快的速度进入百姓家庭。表2为预计二十一世纪济南地区每户家庭拥有的家电情况。
备注：根据《住宅设计规范》GB0096－1999，第652第2条规定，电气线路应采用符合安全要求和防火要求的敷设方式配线，导线应采用铜线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2，分支回路截面不应小于25mm2。
四、户配电系统设计
目前，城市居民的生活正向舒适文雅、功能齐全、使用方便、提高消费水平等高质量方面发展。现在采用的每户一只电度表和由一只或二只小型断路器来控制照明、插座回路的设计方案以不能适应二十一世纪家庭用电需要，为适应家用电器的不断增多且向较大容量的用电设备这一方面的转变，笔者提出住宅多分支回路配电系统设计。即将户内配电系统分成以下几个回路：照明、空调、一般插座、厨房插座、卫生间插座等，如图一所示。多分支回路使户内负荷电流分流，减少线路温升和谐波危害，从而延长线路寿命，同时由于各回路相对独立，使故障面缩小到最低限度，保证了供电的安全性、可靠性。电源总断路器作为每户电源进线总保护，以便于在电气火灾发生时，拉闸断电和便于户内电气检修。由于在电网某些正常运行或故障运行状态下(例如N线压降过大、干线N线断裂、TN系统中线路一相直接接地短路时)可能造成N线带有危险电位，所以单相相电压用电设备或电器不断开N线检修往往是不安全的(前端装设了中性线断线故障保护的情况除外)，并且在TN、TT系统中，含有较大零序电流分量，当电源线或联络线是采用具有金属屏蔽层的电缆或穿管敷设时，如果进行电源转换或联络用的功能，性开关不是将N线同相线一起接通或断开，则N线将被分流，引起线管或屏蔽层因内部磁势不为零而发热，造成事故和内能损耗增大，因此单相电源总断路器应采用单相双极断路器，相线连同N线一起接通和断开。由于单相电器的金属外壳如果对地绝缘，同时没有专用PE线保护是很危险的，因此，家庭内插座均要有接地线(PE线)。接地线与相线、中性线一起敷设。综上所述，家用电器的发展日新月异，家庭用电有增无减，因此电气设计人员在进行住宅配电系统设计时，应正确选择系统的接地形式，充分考虑家庭用电需求的发展趋势，比较合理地确定用户负荷量，并适当留有一定的容量，以满足今后家庭用电增长的需要。
二十一世纪小康住宅配电系统的设计
我国低压配电系统的划分采用了IEC标准，IEC标准按系统的接地形式划分为TN(可细分为TN－S、TN－C、TN－C－S)、TT和IT三种。其文字符号的含义是第一个字母说明了电源是直接接地(T)，还是对地绝缘或经阻抗接地(I)，还是对地绝缘或经阻抗接地(I)；第二个字母表示系统内外露导电部分(如设备外壳)是经中性线在电源处接地(N)，还是单独接地(T)；第三四个字母则说明中性线和保护线是合用一根导线(C)，还是各用各的导线(S)。在配电系统的电气装置设计中，正确选择接地系统是十分重要的，若不根据用电负荷的性质和用电场所建筑物的特点来正确选择系统接地形式，并合理选择元器件、设计系统接线和保护方式，将会扩大安全事故影响的范围，影响系统的安全性和可靠性，造成不可估量的损失。住宅用电以单相相电压负荷为主，且用电安全性要求较高。对于由城市公用低压线路供电的住宅建筑，按城市供电部门的要求采用TT系统；由本单位 10/0、4KV变压器供电的住宅建筑，宜采用TN－C－S系统；对附近有变电所的高层住宅楼宜采用TN－S系统。在TT系统内，设备金属外壳采用保护接地，其接地装置同电源中性点工作接地装置不联结，所以电源中性点或线路中性线上的危险电位将不会传到电气设备外露可导电部分。各不同接地装置上产生的高电位也不会互相传递，安全性较高。但当电气设备发生单相接地短路时，短路电流较小，通常不足以使过电流保护装置动作，因此必须在干线出口及用电设备处装设漏电开关，作为单相接地故障保护。TN－C－S系统中，电源线路的PEN线(保护线和中性线)合用，进入建筑物后分成PE线和N线，且分开后不再合用，此种系统电源线路简单，又保证一定的安全水平。TN－S系统中，整个系统的中性线(N线)与保护线(PE线)，除电源中性点处相联外，全线都是分开的，N线上的分布电位不会通过PE线传到电气设备的外露可导电部分，但一相接地时电源中性点升高的电位仍会通过PE线传到电气设备外露可导电部分，为此在干线首端装设漏电开关，而且PE线应尽量多点重复接地。另外，随着家庭用电量的增加，住宅一般采用三相四线线路供电。由于负载经常处于不平衡状态，中性线出现断裂事故时有发生，一旦中性线断裂，断线点后中性线电位便会偏移，造成各相电压不对称，有的相高，有的相低，引起单相用电设备大量烧毁，对于TN－C－S系统，在PEN线断裂后，不仅会引起单相用电设备大量烧毁，而且中性线上的高电位还会通过保护线(PE线)传到电气设备外露可导电部分，引起间接触电事故，但由于这种PE线传入的设备外壳带电，漏电保护不起作用。因为触电电流不会通过零序电流互感器，因此必须在三相四线干线未端或单相分支线路首端装设中性线断保护开关。并在电源入户处作总等电位联结，以降低电气装置或建筑物内人身触电时的接触电压，提高电气安全水平。
二、住宅用电负荷的分类
普通家电——它是指目前已基本普及且使用率较高的家电。如：电视、音响、冰箱、洗衣机、风扇等。电炊具——这类为部分家庭已配置。如：电炊锅、电饭锅、电烤箱、微波炉等。照明——此类负荷家家均有。卫生及空调——这类是耗电量高的电器，主要指电淋浴器、空调器、消毒柜等。
三、用电负荷的确定及计算
根据不同类型的住宅，正确确定每户的计算负荷尤为重要。过去常用的15～2kw/户计或 20w/m2的单位容量法确定户计算负荷方法已不适应家庭用电负荷日益增长的现状。由于设计时户负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的过负荷跳闸、超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象。这些情况已引起设计人员的高度重视，但又因户负荷无法准确确定，给设计工作带来一定的困难，为此，国家建设部提出了小康住宅居住目标的要求，并对各档次用户的电气负荷提出了推荐值。(见表1)
但是，住宅用电负荷的大小与地区经济的生活水平、能源结构、气象条件、消费观念等息息相关，故本文仅对济南地区用电负荷的确定提出一些粗浅的看法。从表1中可以看出，目前，济南地区人们的住宅面积一小部分为44－70m2，大部分已超过70m2，故从居住面积上看，人们已基本达到小康标准；从家电的普及率来看，13类已普及，24类也以很快的速度进入百姓家庭。表2为预计二十一世纪济南地区每户家庭拥有的家电情况。
备注：根据《住宅设计规范》GB0096－1999，第652第2条规定，电气线路应采用符合安全要求和防火要求的敷设方式配线，导线应采用铜线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2，分支回路截面不应小于25mm2。
四、户配电系统设计
目前，城市居民的生活正向舒适文雅、功能齐全、使用方便、提高消费水平等高质量方面发展。现在采用的每户一只电度表和由一只或二只小型断路器来控制照明、插座回路的设计方案以不能适应二十一世纪家庭用电需要，为适应家用电器的不断增多且向较大容量的用电设备这一方面的转变，笔者提出住宅多分支回路配电系统设计。即将户内配电系统分成以下几个回路：照明、空调、一般插座、厨房插座、卫生间插座等，如图一所示。多分支回路使户内负荷电流分流，减少线路温升和谐波危害，从而延长线路寿命，同时由于各回路相对独立，使故障面缩小到最低限度，保证了供电的安全性、可靠性。电源总断路器作为每户电源进线总保护，以便于在电气火灾发生时，拉闸断电和便于户内电气检修。由于在电网某些正常运行或故障运行状态下(例如N线压降过大、干线N线断裂、TN系统中线路一相直接接地短路时)可能造成N线带有危险电位，所以单相相电压用电设备或电器不断开N线检修往往是不安全的(前端装设了中性线断线故障保护的情况除外)，并且在TN、TT系统中，含有较大零序电流分量，当电源线或联络线是采用具有金属屏蔽层的电缆或穿管敷设时，如果进行电源转换或联络用的功能，性开关不是将N线同相线一起接通或断开，则N线将被分流，引起线管或屏蔽层因内部磁势不为零而发热，造成事故和内能损耗增大，因此单相电源总断路器应采用单相双极断路器，相线连同N线一起接通和断开。由于单相电器的金属外壳如果对地绝缘，同时没有专用PE线保护是很危险的，因此，家庭内插座均要有接地线(PE线)。接地线与相线、中性线一起敷设。综上所述，家用电器的发展日新月异，家庭用电有增无减，因此电气设计人员在进行住宅配电系统设计时，应正确选择系统的接地形式，充分考虑家庭用电需求的发展趋势，比较合理地确定用户负荷量，并适当留有一定的容量，以满足今后家庭用电增长的需要。
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