近十年来, 我国在电气应用技术方面发展变化巨大, 从而相关标准规范和手册也有很大变化。这种变化, 一方面上出于对国际电气应用技术规则的认同, 另一方面有节能、安全等新要求引起的变化。这些变化的内容, 具体体现在低压配电方面, 主要有如下内容:
一、计算负荷方面变化
(一) 计算方法变化
在《工业与民用供配电设计手册》 (第四版) 中, 明确指出“二项式法:系苏联“的经验公式, 计算结果不可靠, 早已被利用系数法取代, 不可再用”;对于“新二项式法及新利用系数法:基于概率论与数理统计, 给出了简化计算式, 并在以金属冷加工为主的机械工厂做过实测验证, 但未能推广”;对于“利用系数法”, 明确了“通常不适用于照明负荷计算”的结论。
这与《工业与民用配电设计手册》 (第三版) 相比, 发生了很大的变化, 二项式法将不再作为工业供配电系统的工程计算运用内容;对于利用系数法, 在工业配电设计中只提出了一个概念, 并没有明确计算步骤及示例。
(二) 住宅建筑中负荷计算规则与需要系数的变化
在新编规范JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》中, 对民用住宅建筑在前期阶段按单位面积法估算计算负荷时, 不再是按地区划分的单一指导性数据, 而是按建筑类别、面积大小及电能计量划分不同数据段, 确定了是单相电源进户配电还是三相电源进户的配电方法, 更具体明确了需要系数范围。在条文说明中的举例, 比较了采用单相进户与三相进户在相同情况下电流结果的区别, 要求我们在进行配电线路设计时, 要通过计算比较才能最终确定使用何种配线方案。
这些计算规则与需要系数的变化, 将对低压配电中住宅建筑的负荷计算产生根本性影响。
(三) 建筑物内部电梯的布置要求与负荷计算规则的添加
电梯的布置在GB50096-2011《住宅设计规范》第6.4节作了初步规定, 在JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》中, 从电气角度进一步细化补充了一些内容, 具体表现在供电、插座、照明、通风这四个方面。
电梯负荷计算不再是简单的功率累加。虽然在JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第9.4.2条文说明中有了一些计算规则, 但其划分不够细致, 在GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》中第3.3.4条, 明确了电梯的负荷计算在不同场合下不同综合系数, 从而可根据《工业与民用供配电设计手册》 (第四版) , 确定其负荷计算规则为:计算容量=综合系数×需要系数×设备容量。
二、短路电流计算方法侧重点变化
至2016年时, 我国短路电流计算仍以“实用短路电流计算法”为主。但在《工业与民用供配电设计手册》 (第四版) 中, 将国际通行的IEC法放在先导的地位, 而将实短路电流计算法放置于后续的地位。
IEC法在进行短路电流计算中理论性更强, 是国际通行的短路电流计算方法, “实用短路电流计算法”中理论依据不强, 只是一个概略性的算法。采用国际通行的算法, 是我国电气工程界在向国际接轨过程中的逼迫做法。IEC法计算理论依据中要运用数学中线性代数的知识, 但由于使用惯性, 短期内“实用短路电流计算法”在我国还不会退出业界。
三、建筑物防雷及防触电方面的变化
(一) 折线法与滚球法针对不同对象确定防雷保护范围规则的澄清
在GB50064-2014和DL/T620-1997中, 在计算雷电过电压及保护章节中, 均有折线法, 它是用于输电线路和变电站的防雷设计, 是针对输电线路中使用的避雷针和避雷线来确定保护范围。
而针对一般建筑物的防雷规范, 即在GB50057-94和GB50057-2010中都没有折线法防雷计算公式, 因此折线法不是针对民用建筑物。而我们在一些建筑电气相关书箱中对折线法使用于民用建筑物中, 混淆了此方法的使用范围。民用建筑的防雷设计只使用滚球法确定接闪器的保护范围。
(二) 雷击大地的年平均密度计算规则变化
在GB50057《建筑物防雷设计规范》中, 雷击大地的年平均密度在GB50057-94版本中的计算式子是, 而在GB50057-2010中的计算规则是
(三) 计算建筑物等效面积计算规则更加细化
在GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中, 建筑物等效面积计算以建筑物的高度100m为划分界线, 只分成了两个情况;
在GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中, 建筑物等效面积计算以建筑物的高度同样以100m为划分界线, 但考虑了其周边是否有等高或比它高的建筑物, 这样出现了六种不同划分情况, 其对应的计算公式在原来之上发生了变化。
(四) 分流系数部分计算公式变化
在采用网格型接闪器时, 接闪器在顶层处分流系数中第一步分流公式发生了变化, 其取值是与雷击点与接闪线间的最近距离, 且确定了此所取数值在3m至20m之间。
(五) 新增电缆进户的屏蔽层截面积计算公式
为防止雷电在沿供电线路进入建筑物时, 与相邻弱电电缆间出现电磁干扰, 在GB50057-2010中, 新增加了电缆进户的屏蔽层截面面积计算公式, 此公式是针对电源电缆, 其他非电源电缆均可采用。
(六) 确定了电源系统中电涌保护器SPD参数Iimp的计算公式
电涌保护器在电源系统中的安装位置在GB50057-94中就已出现, 但其计算理论公式没有给出, 在GB50057-2010中则给出子SPD中Iimp参数的计算公式, 但在GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.3条和图5.4.3-1中, 其计算公式又发生了变化, 且更加详尽细致。
(七) 变更了间接接触时防护措施及部分公式变化
对于低压方面接触电压与跨步电压, 主要涉及到GB50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》、GB50054-2011《低压配电设计规范》、GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》, GB16895.21-2011《低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护》, 并结合《工业与民用供配电设计手册》 (第四版) , 其防护措施发生了变化, 主要体现在:
(1) 计算公式变化:如GB50054-2011《低压配电设计规范》中第5.2.5条, 关于局部等电位联结或辅助等电位联结中计算公式是, 结合不同使用环境, 其公式上面分母要发生生意人变化, 若为潮湿环境, 分母为25;若为水池环境, 分母为12。
(2) 时间取值上变化:如在GB50054-2011《低压配电设计规范》第5.2.5条、GB16895.21-2011《低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护》第415.2.2条和411.3.2.2条这些条文的相互补充下, 对于正常工作环境下, 断路器在对过电流进行保护时, 其采用时间为t=5S;而在潮湿及水池选择的时间为瞬动时间, 即t≤0.4S。
(3) 对防护用接地材料及截面作出了更详细要求:GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中第5.4.1条, 对采用接地体材料、结构和最小尺寸给出了具体表格。
(4) 对通信电缆在做等电位联结时, 在GB50054-2011《低压配电设计规范》第5.2.4条做出了信息安全上的考虑, 即防止窃听。
(5) 在GB50054-2011《低压配电设计规范》第5.3节, 增加了安全特低电压下接地和不接地两个系统情况下直接接触防护和间接接触防护措施。其中直接接触时又对电压划分了50V和25V两种情形。
四、建筑早期规划中用电负荷预测指标调整
考虑到近年来我国人民生活水平的提高, GB50293-2014《城市电力规划规范》中, 调整了负荷预测指标, 涉及到人均综合用电、人均生活用电、单位面积负荷这三个重要指标。
结合JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》中表“每套住宅用电负荷及电能表的选择”、第3.3.2条“建筑面积大于150平米时的计算负荷”、第3.3.3条和第3.3.4条中关于单相还是三相电源进户, 要求我们在今后住宅建筑电气设计方面要作出相应变化。
五、电力电缆与通信电缆间的间距要求变化
当前电子通信发展迅速, 新材料不断涌现, 城市中供电电线和通信电缆转入地下, 要求电力电缆和通信电缆间间距变化要随着新材料及新技术发生相应改变。原来在高压电缆与通信设备间间距已有要求, 在低压部分一直没有确切数据要求, 只是参照了高压中的间距, 典型如:JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》第7.5.5条, 给出了电力电缆与弱电管道间水平布置的最小净距为0.5m, 最小交叉净距为0.25m。
在GB16895.6-2014《低压电气装置第5-52部分:电气设备选择和安装布线系统》中, 条款528增加了地下电力电缆和通信电缆间间距要求及布线方式, 给低压电力电缆与通信电缆间确定了具体数值为不小于100mm。
这些间距的变化, 要求我们在建筑电气施工与验收时, 要作出相应修改或调整。
【相关链接】
低压配电是由配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相应的控制保护设备组成的。本文主要讲述配电装置系统所需的相关元件及特征。
1.低压断路器:低压断路器又称自动开关, 它是一种既有手动开关作用, 又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能, 不频繁地启动异步电动机, 对电源线路及电动机等实行保护, 当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路, 其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件, 一获得了广泛的应用。
1) 断路器附件
2) 微型断路器:微型断路器, 简称MCB, 是建筑电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器
3) 塑壳断路器:塑壳断路器能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳, 用来隔离导体之间以及接地金属部分。塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元, 而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。
4) 框架断路器
5) 智能型万能断路器
2.智能配电:
1) 低压无功补偿成套装置
2) 复合开关
3) 操作手柄
摘要：本文通过近十年来低压配电设计新旧规范与手册中计算负荷、短路电流计算方法侧重点、防雷及防触电等五个方面的内容变化进行了对比, 列出了这些变化对工程运用中的影响。
关键词：低压配电,对比,变化
参考文献
[1] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册 (第三版) .北京:中国电力出版社, 2005.
[2] 中国航空工业规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册 (第四版) .北京:中国电力出版社, 2016.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50054-2011低压配电设计规范.北京:中国计划出版社, 2011.
[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50057-2010建筑物防雷设计规范.北京:中国计划出版社, 2010.
[5] 中华人民共和国建设部.GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 2004.
[6] 中华人民共和国建设部.GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 2014.
[7] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB16895.6-2014低压电气装置第5-52部分:电气设备的选择和安装布线系统.北京:中国标准出版社, 2014.
[8] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB16895.21-2011低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护.北京:中国标准出版社, 2011.
[9] 中华人民共和国电力工业部.DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.北京:中国电力出版社, 1997.
[10] 中华人民共和国建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范.北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[11] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ242-2011住宅建筑电气设计规范.北京:中国建筑工业出版社, 2011.