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摘要: 随着我国科学技术的飞速发展, 现代建筑工程对电气的设计要求越来越高, 尤其是电力事业的迅猛发展与智能建筑的兴起, 对建筑工程的供电安全与稳定造成较大的影响。文章对工程电气低压配电系统设计的工作原理与功能特点进行了分析和探讨。
关键词: 电气工程、低压配电系统、系统设计、工作原理、功能特点
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
一、前言
低压配电系统是整个建筑工程中电气系统的重要组成部分,也是电气设计中的关键。在建筑工程电气设计中,不恰当的设计与施工,会对低压配电系统的安全造成很大的影响。建筑工程中用电的负荷量较大或者雷电等原因都会对用电线路与供电设备造成较大的损坏,因此,在电气设计中做好低压配电系统的设计与处理, 有利于对建筑工程的保护与运行。
二、电涌保护器的分类
电涌保护器是电气低压配电系统与防雷设计中的关键,对整个建筑工程起着至关重要的作用。电涌保护器主要有电压开关型与限压型及组合型3种。电压开关型电涌保护器,也就是通常说的SPD,在没有电涌的情况下,会呈现高阻状态。限压型的电涌保护器在无电涌产生时,通常会处于高阻状态,若通过电涌的电压和电流逐渐的增大,限压型的电涌保护器就会以低阻抗的状态导通。这种电涌保护器在过压保护系统中,逐渐释放雷电,且残留较低。组合型的电涌保护器是限压型的电涌保护器与电压开关型的电涌保护器的组合体。组合型的电涌保护器通常会在建筑工程的入口处与电压开关型的电涌保护器相互控制结合,以达到释放雷电的目的,主要通过在后级电路中运用限压型的电涌保护器对入口电涌保护器实现控制,进而释放雷电, 产生高过电压。
三、保护系统的设计
在对电涌保护器系统进行设计安装时, 首先要考虑到电涌保护器的连接位置与电网系统的连接方式。通常在建筑工程中,电涌保护器的安装位置根据建筑物内部的分布情况与整体结构进行安装的,一般建筑内低压配电系统是通过电缆线进行相互连接的。在对建筑工程内的电涌保护系统进行设计时, 要先确定电涌保护防护的等级。依照相关规定, 建筑物的电涌防护有不同的防护等级, 无论是哪一种等级,都应结合建筑物的实际情况, 对雷暴日与建筑等效的受雷面积以及防雷等级等相关指标进行详细的确定与判断。依照国家相关的电气低压设计标准中规定,在建筑电涌保护的防护设计中,附属的变配电建筑的防护等级为乙级,建筑配电间的防护等级为丙级,最高的防护等级为甲级。在建筑工程的电涌保护等级确定后, 要设置好建筑工程的电压保护水平与电涌保护器的安装位置及保护模式等。这里所说的电涌保护器的安装位置是建筑入口处需要安装的电涌保护器。在这个位置使用的电涌保护器大多是电压开关型的,低压配电系统中的接地制式多为TN式,采用共模的保护模式,配电系统中采用全保护的接线模式。安装电涌保护器的位置通常根据建筑工程的电涌防护等级进行确定,在配电中心各母线总进线处都会安装等级为入口级的SPD,电涌保护器的电压防护等级在2.5kV内(包含2.5 kV)。若将设备级SPD 安装在了PLC的控制系统和直流系统的供电电源侧, 那么电压的保护范围是1.5kV(包含1.5 kV)。另外,其他的电涌保护器都采用电压限制型的, 在各支路安装熔断器,起到保护作用。
四、低压配电常见的事故
1、 变压器内部发出异常的声音
变压器使用时会发出异常声音，原因大概可以分为以下几种：超负荷运用会使变压器内部发出沉重的嗡嗡声；变压器由于长期使用内部发生变化，出现接触不良和击穿点，也会发生不同的声音；在变压器的顶端有螺丝松动，或者在变压器使用过程中硅钢片震动，这些都会使变压器发生噪音；变压器接有大型的动力设备或是能产生谐波电流设备时，设备运行都可能造成变压器发出叫声；当变压器的原边电压过高、电流过大都会发生异常的响声。另外当电压、绕组或引出线对外壳放电，或铁芯接地线断开，导致铁芯对外壳放电，均使变压器发出异常的声音。要针对声音发出的原因，采取具体措施。
2、变压器油位过高或过低
一般情况下油位的高低变化，是随着油温的变化而变化的。但是特殊情况下，也可能发生油位的变化，例如渗油、渗水等故障的出现。当然油温也会随着负荷状况、环境温度等条件变化而变化。当油位变化与这些因素不一致时，就可能出现假油位。出现假油位的原因可能是多方面的，例如，油标管堵塞、防爆管排气孔堵塞、油位过高造成的溢油、油位过低造成的变压器内部引出线乃至线圈外露等。
3、变压器着火
如果变压器着火，可能是变压器内部发生故障没有及时的处理而导致。着火后变压箱内绝缘油燃烧，变成气体，使箱体爆裂。变压器内部或外部短路，严重过负荷、雷击或外界的火源移进变压器，都会导致变压器着火。
4、变压器油质变坏或油温突然升高
变压器油的主要作用是冷却和绝缘，长时间的过热运行或壳体进水，吸收潮气，会使油质变坏。如油色异常加深或变黑，经取样分析可以检验出油内含有碳粒和水份，酸值增高，闪点降低，绝缘强度降低等。这种情况很容易在绕组与外壳间发生击穿放电，造成严重事故。当变压器正常运行时，油温如果突然升高经常是变压器内部过热的原因。铁芯着火，绕组匝间短路，内部螺丝松动，冷却装置故障，变压器严重过负荷都可能使油温突然升高。
五、安装设计在智能建筑中的应用
在对电涌保护器进行安装设计时,首先应考虑电涌保护器的装置位置与其连接方式。电容保护器通常安装于各级配电系统的总进线处,若以3P方式进行接线时,它一般被安装在L线与PE线的中间, 即TN-C,TN-c-S入口处与TN-S的变压器低压侧。若以4P方式进行接线时,一般电涌保护器被连接在PE线与L线、N线与PE线的中间,也就是RCO负荷侧。若以3+NPE的方式进行接线时,通常被连接于L线与N线、PE线与N线的中间,即在RCD电源侧, 在建筑工程中电涌保护器采用的连接方式一般为3+NPE式。随着近年来智能建筑的发展和运用,智能建筑的控制和管理大多采用计算机技术,因此比较容易受到雷电的危害,安装电涌保护器能有效地保护建筑的安全与稳定。在建筑入口位置,装置电压开关型的电涌保护器可有效地减弱雷电,在建筑物内部的后级电路中安装限压型的电涌保护器,可以保护在入口位置的电涌保护器降弱后的电压负荷对后级电路造成的损坏。由于电流保护装置对回路中的危害能有效清除,而不能防止装置的外导电部分与PE 沿线的危害与故障,因此,PE 线与N 线之间需设置电涌保护器。
六、保护设计的作用
建筑中防雷设备与电涌保护器之间的配合体现在建筑物防雷电位的连接上,在低压的配电系统中安装电涌保护器能够有效地保护建筑物内部电压和减弱雷电对建筑物的危害。电涌保护器对后备设备的保护作用是依靠自身的可靠性与安
全性, 对电器与设备实行保护。同时,若电涌保护器在遇到故障或者危险时,会自动将连接线路断开,对建筑物内的电气设备和线路起到很大的保护作用。
七、低压电气供配电设备安全管理的有效措施
如果将低压电气供配电设备的应用视作一个整体的化，安全管理无疑是这一整体中最为基础与根本的环节之一。大量的实践研究结果向我们证实了一个方面的问题：只有确保了低压电气供配电设备管理的安全性，才能够确保以上各类型设备在整个运行系统中相关功能的有效实现。在这一过程当中，要求相关工作人员面向低压电气供配电设备终端应用客户进行相关的安全管理知识的宣传与普及，配合相应设备定期性维修检修工作的开展，提高客户方面对于低压电气供配电设备安全管理与使用的认知水平。与此同时，管理方面还应当安排专人以定期检查与不定期抽查的方式，针对处于运行状态下的各类型低压电气供配电设备进行系统且全面的检查，在这一阶段发展各种低压电气供配电设备存在的主要安全隐患问题，最大限度的确保用电设备运行的正常性与稳定性。更为关键的一点在于：无论是对于何种类型的低压电气供配电设备而言，均应当在既定的时间范围内进行相应的预防性试验，结合预防性试验所反应的设备运行状态，针对现阶段所采取的防护措施进行必要的调整与优化，借助于此种方式确保接地网以及接地电阻正常使用的安全性与稳定性。在此基础之上，对于自备电源的客户来说，需要重点关注对用电防护措施的有效宣传与落实，定期展开相关机电保护设备的优化升级与维护，确保其所执行的检验工作能够与现阶段低压电气供配电设备安全管理的相关标准相适应。
八、結语
随着我国社会经济的快速发展,电气事业取得了较大的进步,做好建筑工程中的防护与保护措施至关重要。电涌保护器是建筑工程低压配电系统与工程防雷击设备中的一个重要组成部分,保护了建筑物的安全,对建筑工程供配电系统的安全有很重要的作用。
参考文献：
[1] 唐华南：《对变电站接地网设计及施工安装浅析》，《广东科技》，2008年02期
[2] 韩晓敏：《电力新技术在变电站中的应用》，《科技资讯》，2007年21期
[3] 陈志明 陈国琳：《变电站视频监控系统实施方案》，《广西电力》，2011年01期
关键词: 电气工程、低压配电系统、系统设计、工作原理、功能特点
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
一、前言
低压配电系统是整个建筑工程中电气系统的重要组成部分,也是电气设计中的关键。在建筑工程电气设计中,不恰当的设计与施工,会对低压配电系统的安全造成很大的影响。建筑工程中用电的负荷量较大或者雷电等原因都会对用电线路与供电设备造成较大的损坏,因此,在电气设计中做好低压配电系统的设计与处理, 有利于对建筑工程的保护与运行。
二、电涌保护器的分类
电涌保护器是电气低压配电系统与防雷设计中的关键,对整个建筑工程起着至关重要的作用。电涌保护器主要有电压开关型与限压型及组合型3种。电压开关型电涌保护器,也就是通常说的SPD,在没有电涌的情况下,会呈现高阻状态。限压型的电涌保护器在无电涌产生时,通常会处于高阻状态,若通过电涌的电压和电流逐渐的增大,限压型的电涌保护器就会以低阻抗的状态导通。这种电涌保护器在过压保护系统中,逐渐释放雷电,且残留较低。组合型的电涌保护器是限压型的电涌保护器与电压开关型的电涌保护器的组合体。组合型的电涌保护器通常会在建筑工程的入口处与电压开关型的电涌保护器相互控制结合,以达到释放雷电的目的,主要通过在后级电路中运用限压型的电涌保护器对入口电涌保护器实现控制,进而释放雷电, 产生高过电压。
三、保护系统的设计
在对电涌保护器系统进行设计安装时, 首先要考虑到电涌保护器的连接位置与电网系统的连接方式。通常在建筑工程中,电涌保护器的安装位置根据建筑物内部的分布情况与整体结构进行安装的,一般建筑内低压配电系统是通过电缆线进行相互连接的。在对建筑工程内的电涌保护系统进行设计时, 要先确定电涌保护防护的等级。依照相关规定, 建筑物的电涌防护有不同的防护等级, 无论是哪一种等级,都应结合建筑物的实际情况, 对雷暴日与建筑等效的受雷面积以及防雷等级等相关指标进行详细的确定与判断。依照国家相关的电气低压设计标准中规定,在建筑电涌保护的防护设计中,附属的变配电建筑的防护等级为乙级,建筑配电间的防护等级为丙级,最高的防护等级为甲级。在建筑工程的电涌保护等级确定后, 要设置好建筑工程的电压保护水平与电涌保护器的安装位置及保护模式等。这里所说的电涌保护器的安装位置是建筑入口处需要安装的电涌保护器。在这个位置使用的电涌保护器大多是电压开关型的,低压配电系统中的接地制式多为TN式,采用共模的保护模式,配电系统中采用全保护的接线模式。安装电涌保护器的位置通常根据建筑工程的电涌防护等级进行确定,在配电中心各母线总进线处都会安装等级为入口级的SPD,电涌保护器的电压防护等级在2.5kV内(包含2.5 kV)。若将设备级SPD 安装在了PLC的控制系统和直流系统的供电电源侧, 那么电压的保护范围是1.5kV(包含1.5 kV)。另外,其他的电涌保护器都采用电压限制型的, 在各支路安装熔断器,起到保护作用。
四、低压配电常见的事故
1、 变压器内部发出异常的声音
变压器使用时会发出异常声音，原因大概可以分为以下几种：超负荷运用会使变压器内部发出沉重的嗡嗡声；变压器由于长期使用内部发生变化，出现接触不良和击穿点，也会发生不同的声音；在变压器的顶端有螺丝松动，或者在变压器使用过程中硅钢片震动，这些都会使变压器发生噪音；变压器接有大型的动力设备或是能产生谐波电流设备时，设备运行都可能造成变压器发出叫声；当变压器的原边电压过高、电流过大都会发生异常的响声。另外当电压、绕组或引出线对外壳放电，或铁芯接地线断开，导致铁芯对外壳放电，均使变压器发出异常的声音。要针对声音发出的原因，采取具体措施。
2、变压器油位过高或过低
一般情况下油位的高低变化，是随着油温的变化而变化的。但是特殊情况下，也可能发生油位的变化，例如渗油、渗水等故障的出现。当然油温也会随着负荷状况、环境温度等条件变化而变化。当油位变化与这些因素不一致时，就可能出现假油位。出现假油位的原因可能是多方面的，例如，油标管堵塞、防爆管排气孔堵塞、油位过高造成的溢油、油位过低造成的变压器内部引出线乃至线圈外露等。
3、变压器着火
如果变压器着火，可能是变压器内部发生故障没有及时的处理而导致。着火后变压箱内绝缘油燃烧，变成气体，使箱体爆裂。变压器内部或外部短路，严重过负荷、雷击或外界的火源移进变压器，都会导致变压器着火。
4、变压器油质变坏或油温突然升高
变压器油的主要作用是冷却和绝缘，长时间的过热运行或壳体进水，吸收潮气，会使油质变坏。如油色异常加深或变黑，经取样分析可以检验出油内含有碳粒和水份，酸值增高，闪点降低，绝缘强度降低等。这种情况很容易在绕组与外壳间发生击穿放电，造成严重事故。当变压器正常运行时，油温如果突然升高经常是变压器内部过热的原因。铁芯着火，绕组匝间短路，内部螺丝松动，冷却装置故障，变压器严重过负荷都可能使油温突然升高。
五、安装设计在智能建筑中的应用
在对电涌保护器进行安装设计时,首先应考虑电涌保护器的装置位置与其连接方式。电容保护器通常安装于各级配电系统的总进线处,若以3P方式进行接线时,它一般被安装在L线与PE线的中间, 即TN-C,TN-c-S入口处与TN-S的变压器低压侧。若以4P方式进行接线时,一般电涌保护器被连接在PE线与L线、N线与PE线的中间,也就是RCO负荷侧。若以3+NPE的方式进行接线时,通常被连接于L线与N线、PE线与N线的中间,即在RCD电源侧, 在建筑工程中电涌保护器采用的连接方式一般为3+NPE式。随着近年来智能建筑的发展和运用,智能建筑的控制和管理大多采用计算机技术,因此比较容易受到雷电的危害,安装电涌保护器能有效地保护建筑的安全与稳定。在建筑入口位置,装置电压开关型的电涌保护器可有效地减弱雷电,在建筑物内部的后级电路中安装限压型的电涌保护器,可以保护在入口位置的电涌保护器降弱后的电压负荷对后级电路造成的损坏。由于电流保护装置对回路中的危害能有效清除,而不能防止装置的外导电部分与PE 沿线的危害与故障,因此,PE 线与N 线之间需设置电涌保护器。
六、保护设计的作用
建筑中防雷设备与电涌保护器之间的配合体现在建筑物防雷电位的连接上,在低压的配电系统中安装电涌保护器能够有效地保护建筑物内部电压和减弱雷电对建筑物的危害。电涌保护器对后备设备的保护作用是依靠自身的可靠性与安
全性, 对电器与设备实行保护。同时,若电涌保护器在遇到故障或者危险时,会自动将连接线路断开,对建筑物内的电气设备和线路起到很大的保护作用。
七、低压电气供配电设备安全管理的有效措施
如果将低压电气供配电设备的应用视作一个整体的化，安全管理无疑是这一整体中最为基础与根本的环节之一。大量的实践研究结果向我们证实了一个方面的问题：只有确保了低压电气供配电设备管理的安全性，才能够确保以上各类型设备在整个运行系统中相关功能的有效实现。在这一过程当中，要求相关工作人员面向低压电气供配电设备终端应用客户进行相关的安全管理知识的宣传与普及，配合相应设备定期性维修检修工作的开展，提高客户方面对于低压电气供配电设备安全管理与使用的认知水平。与此同时，管理方面还应当安排专人以定期检查与不定期抽查的方式，针对处于运行状态下的各类型低压电气供配电设备进行系统且全面的检查，在这一阶段发展各种低压电气供配电设备存在的主要安全隐患问题，最大限度的确保用电设备运行的正常性与稳定性。更为关键的一点在于：无论是对于何种类型的低压电气供配电设备而言，均应当在既定的时间范围内进行相应的预防性试验，结合预防性试验所反应的设备运行状态，针对现阶段所采取的防护措施进行必要的调整与优化，借助于此种方式确保接地网以及接地电阻正常使用的安全性与稳定性。在此基础之上，对于自备电源的客户来说，需要重点关注对用电防护措施的有效宣传与落实，定期展开相关机电保护设备的优化升级与维护，确保其所执行的检验工作能够与现阶段低压电气供配电设备安全管理的相关标准相适应。
八、結语
随着我国社会经济的快速发展,电气事业取得了较大的进步,做好建筑工程中的防护与保护措施至关重要。电涌保护器是建筑工程低压配电系统与工程防雷击设备中的一个重要组成部分,保护了建筑物的安全,对建筑工程供配电系统的安全有很重要的作用。
参考文献：
[1] 唐华南：《对变电站接地网设计及施工安装浅析》，《广东科技》，2008年02期
[2] 韩晓敏：《电力新技术在变电站中的应用》，《科技资讯》，2007年21期
[3] 陈志明 陈国琳：《变电站视频监控系统实施方案》，《广西电力》，2011年01期