建筑施工圖設計中對安全用電設計的探討

用電的發(fā)明給人類的生活、生產(chǎn)、工作、學習以及各種科研技術等領域帶來了空前的便利，但造福人類的同時也給人類的活動帶來不少危害。多年來，由于電 氣的原因引發(fā)的各種火災一直高居首位，其它的觸電死亡事故也屢屢發(fā)生。因此用電事故給人們的生命財產(chǎn)等造成諸多無法彌補的損失。人們常講究防患于未然，作 為一個電氣工程設計人員如何按照規(guī)范按照強制性條文準確無誤地搞好施工圖設計既是我們的責任，也是設計中至關重要的一環(huán)。根據(jù)我對天津地區(qū)電氣施工圖調(diào)研 審查過程中發(fā)現(xiàn)，圖紙中對安全用電設計深度不夠，有些是對規(guī)范理解有誤，以致出現(xiàn)這樣或那樣的問題，給今后的施工和使用帶來各種隱患。最常見的有些是普遍 的、共性的問題，如建筑物中的防雷與接地、等電位聯(lián)結、漏電保護、消防系統(tǒng)設置與控制等。在工程建設施工圖設計中，如何正確閱讀和理解規(guī)范，搞好設計，從 源頭上消除工程隱患是我們每一個設計者的責任。本文根據(jù)自己對現(xiàn)行規(guī)范、國標、條文的理解和設計中的體會與同仁共同探討，下面就幾個重點問題進行探討。

 

１ 供電系統(tǒng)的接地

　　在建筑物供配電的設計中，接地設計占很重要的地位，因為它關系到配電系統(tǒng)在運行中的安全性、可靠性，是絕對不能忽視的。低壓配電系統(tǒng)中常常包括 系統(tǒng)接地和保護接地。系統(tǒng)接地是系統(tǒng)電源某一點的接地。這個點通常是電源（變壓器、發(fā)電機）的中性點、系統(tǒng)接地的主要作用是使系統(tǒng)正常運行，比如當發(fā)生雷 擊時，地面瞬變電磁場使得低壓配電線路感應出幅值很高的沖擊電壓。做系統(tǒng)接地后由于雷電流的對地釋放降低了線路的瞬態(tài)過電壓，從而減輕了線路絕緣被擊穿的 危險。如果不做接地系統(tǒng)，當電源干線發(fā)生一相接地故障時，由于接地故障電流很小，電源處接地故障保護往往難以檢測出故障，使故障依然持續(xù)存在，這時另外兩 相對地電壓將上升為線電壓，這將對單相設備的對地絕緣造成損害，引發(fā)電氣事故。

　　而保護接地是配電系統(tǒng)負荷側金屬的電氣設備外 殼和敷設用的金屬套管、線槽等電氣裝置外露導電部分接地。如果未做保護接地故障電壓可達到電源電壓，做了接地保護后故障電壓僅為ＰＥ線和接地電阻（Ｒａ） 上的電壓降，大大的低于相電壓，接地電阻還為故障電流（Ｉａ）提供返回電源的通路，使保護電器及時切斷電源，從而起到防止電擊和防電氣火災的保護作用。民 用建筑電氣設計中供電系統(tǒng)接地最好采用ＴＮ－Ｓ接地系統(tǒng)（即三相五線制供電接地系統(tǒng)），在ＴＮ系統(tǒng)中，配電變壓器中性點直接接地，所有電氣設備外露可導電 部分應采用保護導體（ＰＥ）與配電變壓器中性點相連接，在這里為確保低壓供電系統(tǒng)安全、可靠地運行，變壓器中性點應以最短的距離直接與接地裝置可靠連接， 同時應注意ＴＮ系統(tǒng)變壓器中性點的接地線的截面應按照變壓器的容量確定。在ＴＮ－Ｓ系統(tǒng)中工作零線（Ｎ）和保護零線（ＰＥ）從電源端中性點開始就完全分 開，ＰＥ線平時不通過電流，只有在發(fā)生接地故障時通過故障電流，故外露導電部分平時對地不帶電壓比較安全，但需要增加一根導線，由于設備外殼保護零線ＰＥ 正常工作時漏電開關無剩余電流，所以在相同短路保護靈敏度不夠時，可裝漏電開關來保護單相接地。其Ｎ線和ＰＥ線在進入建筑物總配電箱前要做重復接地，其重 復接地電阻小于等于10Ω接地極一般用５０×５０×５鍍鋅角鋼，接地連接線用４０×４０×４鍍鋅角鋼或用φ１０ｍｍ鍍鋅圓鋼。二線進建筑物后也要嚴格分 開，絕對不要混接，其ＰＥ干線要進行總等電位聯(lián)結作為接地故障保護。在中華人民共和國工程建設標準強制性條文房屋建筑部分中規(guī)定：采用接地故障保護時，在 建筑物內(nèi)應將下列導體做總等位聯(lián)結。

　　（１）ＰＥ、ＰＥＮ干線；

　　（２）電氣裝置接地極的接地干線；

　　（３）建筑物內(nèi)的水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道；

　　（４）條件許可的建筑物金屬構件等導電體。

　　在等電位聯(lián)結時在金屬管道連接處應可靠地連通導電。

　　在住宅設計中往往進建筑物門戶內(nèi)的總電源配電箱應選擇帶漏電保護總開關的配電箱。進線開關漏電保護其額定動作電流不應超過５００ｍA，脫扣器切斷故障回路的時間小于等于０．５s.

２ 建筑物的防雷措施

　　雷電是自然界中強大的脈沖放電過程。雷電的危險形式通常有直接雷擊、感應雷擊、反擊和電磁脈沖輻射等幾種形式。防雷規(guī)范指出各類防雷建筑物應采 取直擊雷和防雷電波侵入措施，根據(jù)建筑物防雷等級的不同而采取不同的防雷措施。防雷電直擊或防雷電波侵入主要是根據(jù)防雷等級的不同建立避雷針、避雷網(wǎng)或避 雷帶，做好接閃器。高度超過３０m的一類防雷建筑物、高度超４５m的二類建筑物、高度超過６０m的三類防雷建筑物要做好防側雷擊和等電位保護措施。以二類 防雷建筑物為例，在ＧＢ５００５７－９４中３．３．１０款中規(guī)定高度超過４５ｍ的鋼筋混凝土結構、鋼結構建筑物，尚應采取以下側擊和等電位的保護措施。

　　（１）鋼構架和混凝土的鋼筋應互相連接。鋼筋的連接應符合本規(guī)范的第３．３．５條的要求；

　　（２）應利用鋼柱和柱子鋼筋作為防雷裝置引下線國；

　　（３）應將４５ｍ及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接；

　　（４）豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。并按規(guī)范要求做好接閃器、引下線和接地裝置等選擇與布置。

３　等電位聯(lián)結

　　根據(jù)國內(nèi)外電氣事故分析統(tǒng)計，低壓系統(tǒng)短路大多數(shù)為相線碰設備外殼、金屬管道結構和大地接地故障（接地短路），它能使這些設備外殼、管道、結構 帶對地故障電壓導致人身電擊或電氣火災事故。住宅內(nèi)做等電位聯(lián)結可消除或降低這種故障電壓，其效果勝過單純接地。因此，國際電工標準 ＩＥＣ６０３６４－４－４１和發(fā)達國家電氣標準都將它規(guī)定為電氣安全的基本要求。

　　所謂等電位聯(lián)結是指使設備外露可導電部分和裝置可導電部分電位基本相等的電氣連接。通常把等電位聯(lián)結分為三個層次，即總等電位聯(lián)結、局部等電位聯(lián)結和輔助等電位聯(lián)結。

　　總等電位聯(lián)結（ＭＥＢ）是將建筑物每一電源進線戶處附近的進出建筑物的金屬管道、金屬結構構件與ＰＥ線連成一體，使其與ＰＥ線處于同等電位，一 般由總等電位聯(lián)結端子板（或叫總等電位聯(lián)結箱）實現(xiàn)。即從總等電位端子板放射連接或鏈接。建筑物每一電源進線都應該做總等電位聯(lián)結，各總電位聯(lián)結板應相互 連通。總等電位聯(lián)結作用于全建筑物。二是輔助等電位聯(lián)結（ＳＥＢ），將兩導電部分用導線直接作等電位聯(lián)結，使故障的接觸電壓降至接觸電壓限值以下，稱作輔 助等電位聯(lián)結。下列情況下需做輔助等電位聯(lián)結：電源網(wǎng)絡阻抗過大，使其自動切斷電源時間過長，不能滿足電擊要求時；自ＴＮ系統(tǒng)同一配電箱供給固定式和移動 式兩種電氣設備，而固定式設備保護電器電源切斷時間不能滿足移動式設備防電擊要求時；為滿足浴室、游泳池、醫(yī)院手術室等場所對防電擊的特殊要求時。三是局 部等電位聯(lián)結（ＬＥＢ）：當需在一局部場所范圍內(nèi)作多個輔助等電位連接時，可通過局部等點位連接端子板將下列部分互相連通，以便實現(xiàn)局部范圍內(nèi)的多個輔助 等電位聯(lián)結，被稱作局部等電位聯(lián)結。其包括ＰＥ母線或ＰＥ干線；公用設施的金屬管道；如果可能的話，還包括建筑物的金屬結構。

　　根據(jù)國內(nèi)外觸電危險環(huán)境統(tǒng)計，浴室被列為電擊危險性大的場所，在我國浴室內(nèi)電擊事故屢屢發(fā)生，因為在浴室中人體遍體濕透，人體阻抗大大下降，沿 金屬管道入浴室１０～２０V電壓即足以使人發(fā)生心室纖維性顫動而致死。因此要在浴室內(nèi)還要做一次局部等點位聯(lián)結。為保證等電位聯(lián)結可靠導通，連接線和接地 母線最好使用銅線和銅板。在浴盆制造中也應加裝接地端子，在浴室內(nèi)的插座應選擇防濺型，有條件的最好選用防水型。安裝高度在距本層地面２．１ｍ以上，并在 ２區(qū)以外設置。浴室中的電熱水器，照明燈具（包括浴霸），其配電回路應設置帶漏電保護斷路器的單獨回路供電。漏電動作電流可選用１０ｍＡ，漏電不動作電流 可選５ｍＡ，漏電保護器的 動作時間不應大于０．１s，否則會對人身安全造成威脅。在衛(wèi)生間（有浴室的衛(wèi)生間）外，宜安裝四聯(lián)單空開關，一個控制頂燈、一個控制風扇，另外兩個分別控 制浴霸１、浴霸２，這樣做比較安全、可靠。因為有淋浴、浴缸的衛(wèi)生間內(nèi)為其特殊環(huán)境，要嚴格按照《民用建筑電氣設計規(guī)范》ＪＧＪ１６－２００８第 １２．９．２條：有關浴池的安全防護所做的規(guī)定，做好設備、燈具、及各種電器產(chǎn)品的選型、安裝設計。（在０區(qū)內(nèi)應至少為ＩＰＸ７）；在１區(qū)內(nèi)，只可裝設電 熱水器（在１區(qū)內(nèi)應至少為ＩＰＸ５）；在２區(qū)內(nèi)，只可裝設電熱水器及ＩＩ類燈具（在２區(qū)內(nèi)應至少為ＩＰＸ４，在公共浴池內(nèi)應為ＩＰＸ５）。在０、１及２區(qū) 內(nèi)，非本區(qū)的配電線路不得通過，也不得在該區(qū)內(nèi)裝設開關設備及線路附件。

４　金屬電纜橋架及其支架接地問題

　　為了保證供電線路的使用安全，金屬電纜橋架及其支架接地至為重要，設計中應引起重視。在設計過程中首先要根據(jù)建筑平面圖確定好走向，計算好電纜 橋架主干線縱斷面上單位長度的電纜重量。根據(jù)布放電纜條數(shù)、電纜直徑及電纜的間距來確定電纜橋架的型號、規(guī)格、托臂的長度、間距、橋架的寬度和層數(shù)。選擇 橋架寬度，確定安裝方式。根據(jù)空調(diào)管線和電氣管線等設置情況以及考慮方便維修等情況來確定。在民用建筑設計中，除了地下室橫向安裝外，多數(shù)橋架采用豎井安 裝，如與電力電纜橋 架合用時，應將電力電纜和弱電電纜各置一側，中間用隔板分隔。弱電電纜與其它低壓電壓電纜合用橋架時，應嚴格執(zhí)行選擇具有外屏蔽層的弱電系統(tǒng)的弱電電纜， 避免相互間干擾。電纜橋架與用電設備交越時，期間的凈距大于等于０．５ｍ，兩組電纜橋架在同一高度平行敷設時，期間距不小于０．６ｍ.電纜橋架宜高出地面 ２．２m以上，橋架頂部距頂棚或其它障礙物不應小于０．３m，橋架寬度不應小于０．１m，橋架內(nèi)橫斷面的填充率不應超過５０％.橋架水平敷設時，支撐間距 一般為１．５～３m，垂直敷設時固定在建筑物構體上的間距宜小于２m.《民用建筑電氣設計規(guī)范》ＪＧＪ１６—２００８第８．１０．１４條：金屬電纜橋架及 其支架和引入引出電纜的金屬導管應可靠接地，全長不應少于２處與接地保護導體（ＰＥ）相連，有關豎井的設置。《民用建筑電氣設計規(guī)范》 ＪＧＪ１６－２００８第８．１２．４條規(guī)定豎井的井壁應是耐火極限比低于１ｈ的非燃燒體。豎井在每層樓應設維護檢修門，并應開向公共走廊，其耐火等級不低 于丙級。樓層間鋼筋混凝土樓板或結構樓板應作防火密封隔離，線纜穿過樓板應進行防火封堵。在這里設計中要注意與土建專業(yè)密切配合，豎井必須按電氣專業(yè)的要 求設計。

５　消防控制問題

　　消防的含義確切地講就是消滅和預防火災，人們常講防患于未然，關鍵是怎樣防患，采取什么措施進行預防。對于民用也好，企業(yè)也好其消防控制設計審 查歷來非常重要。多年來，我國的《建筑設計防火規(guī)范》和《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》不斷修改和完善，人們對消防設計的認識也不斷加深，但仍然出現(xiàn)不少這 樣或那樣的疏忽和遺漏。

　　（１）住宅防火剩余電流動作的裝置

　　在住宅建筑規(guī)范中提到，住宅供配電應采取措施防止因接地故障等引起的火災，這里談的防止就是對建筑物內(nèi)火災進行早期預防和報警。因此在設計中不 應僅是在照明干線設置防火剩余電流動作裝置，住宅其它干線也應設置；為了確保消防電源的連續(xù)供電，住宅中其它帶有消防電氣設備的干線不應設置帶有防火剩余 電流動作裝置，住宅其它干線也應設置，為了確保消防電源的連續(xù)供電，住宅其它帶有消防電氣設備的干線不應設置帶有防火剩余電流動作的斷路器，而應考慮設置 防火剩余電流動作裝置，只傳出剩余電流信號而不自動切斷電源。另外在消防用電設計中還經(jīng)常碰到消防用電設備過負荷問題，這就要看斷電與不斷電哪個損失大。 所以在《民用建筑電氣設計規(guī)范》ＪＧＪ１６－２００８第７．６．４條中就明確規(guī)定配電線路的過負荷保護，應在過負荷電流引起的導體溫升對導體的絕緣、接 頭、端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害前切斷負載電流。對于突然斷電比過負載造成的損失更大的線路，該線路的過載保護應作用于信號而不應切斷電路，這就是說配 電線路在短時間的過負載并不立即引起火災。導體這時過熱，影響到電纜、導線，甚至開關使用壽命，但為了消防泵、消防電梯等不中斷供電，這時的保護也只是作 用于故障信號而不應切斷電源。

　　（２）消防用電設備必須采用專用回路供電

　　《建筑設計防火規(guī)范》ＧＢ－５００１６－２００６第１１．１．４條指出：“消防用電設備應采用專用的供電回路，當生產(chǎn)生活被切斷時，應仍能保證消防用電。其配電設備應有明顯標志。”這里的專用供電回路是指建筑物的電源進線處第一級配電裝置輸送到消防設備室 （如消防水泵房、消防控制室、消防電梯機房等）。如果建筑物有變電所時，則電源直接取自變配電所的低壓配電屏內(nèi)，當切斷（停電）一般電源時，消防電源不受 影響，保證撲救人員的正常進行。另外要嚴禁與消防控制室無關的電氣線路和管道穿過，消防用電設備配電線路敷設要采用防火保護措施，如暗敷時應穿管并應敷設 在不燃燒體結構內(nèi)且保護層厚度不應小于３０ｍｍ.明敷時（包括敷設在吊頂內(nèi)），應穿金屬管或封閉式金屬線槽，并應采取防火保護措施，比如導線、電纜等為阻 燃型，金屬線槽等涂防火涂料。

　　（３）消防應急照明電源問題

　　《高層民用建筑設計防火規(guī)范》ＧＢ－５００４５－９５（０５年版）指出“建筑發(fā)生火災后，可能會造成電氣線路短路和其它設備事故，電氣線路可能 使火災蔓延擴大，還可能在救援中因觸及帶電設備或線路等漏電，造成人員傷亡，因此，在發(fā)生火災后，消防人員必須先切斷工作電源，然后救火，以策補救中的安 全。而消防用電設備，必須有電（不能停電）。”根據(jù)我國現(xiàn)行做法允許使用城市電網(wǎng)供電，有條件的也可以使用蓄電池組作為應急照明和疏散指示標志的電源。消 防應急照明最基本的一個原則，即在火災事故情況下，所有消防標志燈、沿疏散區(qū)域途徑的消防照明燈，在消防中心控制下，在關斷正常照明后應立即啟動，并不受 附近開關的控制，保持直接點亮狀態(tài)，以利于人員疏散。

　　應急照明應使用獨立區(qū)域使用的區(qū)域集中應急電源或 自帶電源型應急燈，這些電源及燈具在火災事故中不受其火災的影響，也就是說在關斷正常照明和事故照明以及其它電源后，而消防應急照明立刻投入使用。消防應 急照明的各級轉換時間應小于５ｓ.消防工作的場所，應考慮可能長達幾小時乃至幾十小時持續(xù)工作的可能性，這是根據(jù)國內(nèi)外火災現(xiàn)場燃燒撲救時間而確定的。這 就要求消防應急電源直接在最末一級互投配電箱接出，消防應急燈帶有蓄電池電源，其工作時間大于２ｈ.這樣能最大限度保證在火災事故中人員的生命安全和順利 撲救。

　　（４）漏電火災報警系統(tǒng)設置功能問題

　　在火災情況下，產(chǎn)生漏電電流是不可避免的。怎樣處理這種問題也是很重要的。在《高層民用建筑設計防火規(guī)范》ＧＢ－５００４５（２００５年版）中 規(guī)定。對于探測到漏電電流、過電流等信號，發(fā)出聲光信號報警，準確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化。儲存各種故障和操作試驗信號，信號存儲時間不應少 于１２個月。切斷漏電線路上的電源，并顯示其狀態(tài)，還應顯示系統(tǒng)電源狀態(tài)，但這里關鍵是不切斷電源，只是顯示故障的情況和記錄故障參數(shù)。

　　（５）可燃氣體場所應設可燃氣體報警裝置

　　《建筑設計防火規(guī)范》ＧＢ．５００１５－２００６第１１．４．２條中指出建筑內(nèi)可能散發(fā)可燃氣體、可燃蒸汽的場所應設置可燃氣體報警裝置，這也 是防止火災、保證人們生命財產(chǎn)安全的一種重要舉措。因為可燃氣體泄漏達到一定濃度，再加上明火（如電開關打火、線路短路打火）都可能造成火災事故，這種事 例在全國屢見不鮮。所以要求設計人員，對于鍋爐房、直燃機房、調(diào)壓間、計量間、采用燃氣的廚房操作間等場所中可能散發(fā)和泄漏可燃氣體，并存在火災爆炸危險 的場所與部位，要設可燃氣體報警裝置。當可燃氣體濃度達到爆炸下限的２５％時，應連鎖啟動事故排風機，并關閉燃氣總閥門；還應注意在這種存有火災爆炸環(huán)境 的場所根據(jù)環(huán)境特殊情況和有關規(guī)范要求選擇好相關電氣產(chǎn)品，如是否用密閉式或防爆式等電氣產(chǎn)品。

　　總之，隨著現(xiàn)代化、電氣化和生活工作環(huán)境舒適化的不斷發(fā)展，其現(xiàn)代化設施也逐步更新，因此，對電氣安全使用設計也越來越規(guī)范和嚴格，電氣設計修改也越來越頻繁。但對于工程設計人員來講，則應該適應時代發(fā)展和要求，全力以赴做好安全防范為主的電氣設計。