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建筑电气规范思考

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《现代建筑电气杂志》2014年第六期

110kV配电变压器出线开关和母联开关

误用四极开关为抗电磁干扰以及出于防电气火灾和防电气腐蚀的考虑,建筑电气国际标准[1]规定配电变电所10/0.4kV变压器星形结点不允许就地直接接地,只能在低压配电柜内一点接地。变电所总开关和母联开关应为三极,如图1所示。对这一规定,我国有些建筑电气规范不改旧习惯的过时做法是错误的[2]。需要提出的是,我国变电所设计文件以及有些安装图册内变压器出线总开关和母联开关大多错误选用了四极开关。变压器N线套管所接实际上并非N线,而是PEN线。因变压器所供电气装置的正常对地泄漏电流和接地故障电流都是通过PEN线返回变压器的,PEN线实际上也起PE线的作用,而按国际标准PE线和PEN线都不允许用开关切断。错误选用四极开关,非但浪费,而且可能因PEN极导电不良,将使所有接地电流失去返回电源的通路,后果不堪设想。在国外,这种开关全为三极,而非四极[3]。这是我国建筑电气行业必须纠正的做法。

2高层建筑消防应急电源

发生火灾时,高层建筑是难以逃生的场所,其后果往往是非常惨重的。例如,2000年洛阳一高层建筑火灾造成300多人死亡。发达国家十分重视高层建筑消防应急电源的供电可靠性,它们因独立于电网电源的柴油发电机作消防应急电源,采用IT系统以矿物绝缘电缆单回路给末端消防设备供电,其电源自动转换则采用不附任何无关保护功能的简单、可靠的三刀双投PC级开关。高层建筑消防应急设备应采用IT系统供电,如图2所示。IT系统可保证发生一个接地故障时不跳闸停电[2]。矿物绝缘电缆在火灾中可在规定时间内(约数小时)保证持续供电。只在总电源切换的PC级电源自动转换开关简单、可靠,这几乎是发达国家对高层建筑消防应急配电系统的通常做法。可现时我国仍对消防应急用电设备在分散多处的末端以一旦发生接地故障即跳闸断电的TN系统双电源自动转换的方式供电。这种方式既浪费投资,又不能保证消防应急电源供电系统可靠。两个电源线路都可能无法供电。令人担心的是,我国消防部门和民用建筑电气行业至今还不了解,也不会应用IT系统,这是我国建筑电气中亟待弥补的一个差距。

3规范对接地故障火灾报警的规定

自20世纪90年代起我国电气火灾一直占火灾总数的30%左右,其中短路起火占大半。根据智能型断路器的跳闸记录,断路器事故跳闸的90%以上为接地短路跳闸,带电导体间的短路跳闸很少。消防部门对电气短路火灾现场的鉴定分析结果也说明,短路起火大半为接地短路起火,带电导体间短路起火很少。国外防火资料也认为,防电气短路火灾的重点是防接地短路起火。这是因为接地短路阻抗大,短路电流小,短路点不熔焊而成电弧性短路。熔断器、断路器不跳闸,电弧高温很易引燃近旁可燃物而起火。为防止这种常见多发的接地短路电气火灾,发达国家通常在电源的始点(通常为进线点)装设剩余电流动作报警器(ResidualCurrentOperatedMonitor,RCM)。日本在防电气火灾方面做得很好,电火灾只占火灾总数的2%~3%。日本国家标准建筑电气规范《内线规程》规定大于150m2的建筑物都必须安装RCM,全面防范常见多发的接地短路火灾。低压供电的建筑物中RCM系统安装如图3所示。变电所内RCM系统的电流互感器安装位置如图4所示。在日本,RCM的安装很广泛,但耗费投资却很有限。因为RCM的组成器件不过是简单的电流互感器、继电器和蜂鸣器,但却能对建筑物全面防范接地故障火灾,不存在盲区[2]。我国采用某厂的产品资料来制订规范条文。其设置十分复杂,一般低压线路规定安装线路过载报警,还规定必须设置分散的多处局部报警。由于报警点多,投资很大,一般大、中型建筑物的报警投资动辄以百万元计。最为严重的是它只对人多或火灾危险大的局部地方作接地短路报警,花费大量投资,却不能起全面的防火报警作用。希望消防部门切实采用国际标准,经济、有效地抑制我国频频发生的接地短路电气火灾。

4对动作不可靠的电子式RCD不规定装用条件

常用的剩余电流动作保护器(ResidualCurrentProtectiveDevice,RCD)有电磁式和电子式两类。电磁式RCD借接地故障电流的能量脱扣,即有故障电流就能保证脱扣。电子式RCD则借RCD安装处故障残余电压的能量来脱扣,残余电压过低或因“断零”失压时就拒动,不起防电击作用,这是电子式RCD的缺点[2]。欧洲采用230/400V标称电压供电,发生接地故障时接触电压约90V,电击危险大。为此,欧洲全采用跳闸可靠的电磁式RCD。有些国家,如美国、日本,对小功率用电器是以110V电压供电,故障时接触电压不超过50V,不致电击伤人,可采用电子式RCD。这是国外应用RCD防电击的选用原则[4]。我国电气装置标称电压为220/380V,与欧洲类似,理应采用电磁式RCD,但我国现时生产和装用的RCD几乎全为电子式RCD。其原因不在于技术上的困难,我国正规大厂完全有能力生产合格的电磁式RCD。原因在于电磁式RCD对原材料和工艺精度要求高,成本高,与电子式RCD相比,在销售价格上处于劣势。国际标准对电子式RCD的应用是有限制的,即需在电气专业人员管理下使用,或采取附加措施防止电击事故的发生。例如,采取局部等电位联结措施,将故障接触电压降至安全电压以下。但我国有关电气规范对电子式RCD可以不加限制随意装用。希望我国生产、销售电磁式RCD,并应按国际标准规定电子式RCD的使用条件。

5户外电气设备未满足国际标准的防水要求

户外通常是无法实现等电位联结的,下雨时它又成为潮湿场所。所以,为防人身电击,户外的接触电压限值(安全电压)不是50V,而是25V,其自动切断电源的时间也相应缩短。较之户内,户外是电击危险大的场所。如在户外采用TN系统,将易沿TN系统的PE线传导他处的危险故障电压,而引发电击事故。因此,一些发达国家在户外都采用TT系统供电,并以RCD作接地故障防护[2]。国外在户外采用TT系统供电是常见的做法。可在我国,却因TT系统内的RCD频频跳闸无法用电,而不得不冒人身电击的风险采用TN-S系统,这种不正常情况的出现原因是户外电气设备的防水性能差,达不到国际标准要求的至少不低于IP×3级的防淋水要求。北京某银行沿外墙用泛光灯照墙作景观照明,每逢大雨总有一半泛光灯因RCD跳闸不亮。经现场检查,泛光灯不防水是RCD频频跳闸的起因。也检视另一半下雨时不跳闸的泛光灯,发现这一半泛光灯都满足防水要求。这一案例充分说明,若按国际标准在户外采用TT系统,必须要求户外电气设备按国际标准满足防水要求。现时户外电气设备防水性能差给我国建筑电气带来许多麻烦。例如路灯、庭院灯如采用TT系统将面对RCD下大雨时频频跳闸的麻烦,如采用TN系统则需承担TN系统沿PE线传导的危险故障电压而电击伤人的责任。如果我国户外灯具能提高质量,满足国际标准的防水要求,就可解决我国路灯、庭院灯电气装置问题。

6浴室电气设计图纸缺少局部等电位联结的联结点位置图

在我国浴室内电击事故时有发生。为防电击,在浴室内必须按国际标准做局部等电位联结,将浴室内可能出现的电位差限制在12V以下[2]。在发达国家的浴室,常见到浴盆、便盆下有黄绿相间的单根电线,即等电位联结线。我国的建筑电气设计文件中也按国际标准,要求在浴室内设置局部等电位联结,但迄今未见到设有局部等电位联结的浴室。究其原因,问题出在设计图纸不齐全上。国外作设计时都按要求作简图,标示浴室内局部等电位联结的联结点位置,以便按图施工。而在我国,设计单位省去了简图,只在设计文件中交待一下按某标准安装图画的示例施工局部等电位联结。施工单位借口无图可依,只安装一等电位联结的端子或端子板,不连接联结线。为抑止浴室内多发的电击事故,建议勿省略浴室内局部等电位联结的联结点位置简图。

7结语

我国有些电气规范因不以IEC标准为根据,没有一个统一的准则,所以规范之间互相矛盾。建筑电气国际标准的深入理解或正确运用,需经历长期学习或反复领会的过程。借本文中介绍的几点问题,衷心希望我国有关建筑电气规范编制组以及大专院校的建筑电气教材编写组按《中华人民共和国标准化法》规定,积极采用国际标准来编制我国建筑电气相关标准,争取及早与国际标准接轨,将我国建筑电气水平提高一个新台阶。

作者:王厚余单位:中国航空规划建设发展有限公司

现代建筑电气杂志责任编辑:田老师    阅读:人次