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我国的民用电气发展始于20世纪80年代,随着改革开放进程的推广,我国的民用电器也得到了巨大的提升。从民用用电的角度来说,当前我国广泛采取的配电模式为基于220V/380V的民用电气低压配电系统,即TN-C系统。结合日常生活来看,TN-C系统的主要优势体现在:操作简便、结构简单、成本经济,故在当前的日常生活中得到了廣泛的应用。为了进一步提高TN-C系统的安全和稳定,就需要我们从多个方面入手,做好TN-C系统的各个环节的设计工作。
1 TN-C系统的原理分析
对于TN-C系统而言,它的主要工作原理可以概括为:将电力设备中配电板的低压侧中性点直接做接地处理,然后通过引入PEN线的方式进行单相以及三相负荷的混合处理,以满足系统低压配电的具体要求。TN-C系统的主要表现特点为:①电源的一点与大地直接相连;②外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地;③把PE线和N线结合起来。在这种系统里面,PEN线兼起PE线和N线的作用,可节省一根导线,在提高系统稳定性的同时也比较经济实惠。但是其一,由于电器的N端和外壳都接到PEN线,三相负载不平衡,PEN线有电流,与保护线所连的电气设备金属外壳会有一定的电压;其二,在TN-C系统干线上使用漏电保护器时,工作零线后面的所有重复接地都必须拆除,否则漏电开关合不上,而且工作零线在任何情况下都不能断线。故从这一角度上来说,工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。
2 PEN线截面积设计要点分析
在进行对TN-C系统设计工作的过程中,PEN线的重要程度是不亚于相线的。在生活中,在低压配电系统出现相线运行故障的情况下,为了避免电力设备的损伤,可以直接切断电力设备供电的方式实现。从PEN线对TN-C系统设计的工作价值来看,除了需要发挥低压配电系统N线(中性线)的作用,更需要保证整个配电系统中出现的不平衡的电流能够安全稳定的通过。
结合我国现行的民用电气低压配电系统设计的标准来看,在选取低压配电系统中的PEN线的截面有一定的标准:在配电系统中的三相四线制PEN线的截面积选定过程中,当配电系统的相线≤16.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料、截面一致的导线;当16.0mm2≤配电系统的相线≤35.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料一致、截面积为16.0mm2的导线;当配电系统的相线>35.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料一致、截面积为相线截面积一半或是一半以上的导线。另外对于配电系统中单相两线制的PEN线截面积的选定,只要求能与系统中相线材料、截面一致即可。在这些基础之上,核定标准PEN线截面积的取值,还应按照以下公式进行计算:S=(ρ×L×I)/u。
注:在该公式中,“S”代表低压配电系统中PEN线的横截面积(单位:mm2);“ρ”代表系统中对应导体的电阻率(单位:?·m);“I”代表系统中电流值(单位:A);“L”代表系统中对应导线的总长度(单位:m);“u”代表系统中导线两端的电压(单位:V)。
3 PEN线与用电设备接线设计要点分析
对于TN-C系统中,除了需要设计PEN线的截面积等重要参数外,还应当确保PEN线与各个用电设备之间连接关系的稳定。所以我们在本环节的设计阶段需要注意两个问题:其一是结合220V/380V民用电气低压配电的特点和运行状况,设计合理的接线处理方案;其二是在遵守合理的接线处理方案的情况下做好PEN线与用电设备之间的安装处理。
从接线处理方案的角度来说,在接线过程中要求工作人员有较强的理论知识和熟练的动手操作能力。在对多股导线进行连接的过程中需要用镀锌铜接口对线路进行压接处理,而且接线端与接线柱的连接只需要一根独立的导线实现。如果有其他客观因素,则需要两根导线对接线柱与接线端子进行连接,在两者中间加装垫片。与此同时,导线的编排应当遵循竖直横平的原则,确保每根线头长度一致。在导线与接线端子连接成功后有专人负责检查,确保连接位置无导体暴露在外。最后在导线的连接位置应该使用与导线颜色一致的绝缘胶布进行包扎,做好安全防护工作。
从接线与用电设备之间的安装处理角度上来说,在整个低压配电系统的设计中,为了确保接线的质量安全过关,应该做好以下几点防护措施:首先,在安装设备之前需要保证设备箱体与墙体之间没有缝隙并对设备进行清洁,保证设备箱体的干净卫生;其次,在接线设备的安装过程中箱体的布线应该有一定的顺序,避免导线缠绕在一起以及发生线头裸露的问题,再根据设计方案和箱体结构做好开孔工作;最后,需要控制线盒的掩埋深度,不能出现掩埋过深或者标高有明显差异的问题。
4低压配电系统安全设计要点分析
目前我国住宅小区大多使用220V/380V民用电气低压配电系统,这种应用场所人口密集,如果在设计阶段没有对安全问题加以重视导致系统出现问题,那么很有可能在系统运行期间发生安全故障,引发不必要的人员伤亡以及经济损失。结合相关的实践工作来看,我认为对于TN-C系统的安全设计应包括以下两个个方面:其一是重复接地的问题;其二是熔断器设置的问题。
重复接地的作用是在保护接零系统,当发生零线断线时可以降低断线处后面零线的对地电压,当发生“碰壳”或接地短路时可降低零线的对地电压,当三相负载不平衡而零线有断开时可以减轻或消除零线上电压的危险。在220V/380V民用电气低压配电系统中,为了保证整个系统安全运行,重复接地的电阻应当按照≤10.0?的电阻值进行控制。这样可以减少配电系统在意外断线情况下出现的损失,同时对人员的人身安全保护也有重要的作用。
在TN-C系统中所对应的熔断器设置的角度上来说,我们必须按照标准要求系统中的PEN线性能完好,质量达标。PEN线也上不能再多设置熔断器装置。同时在低压配电系统中,不能同时支持两种系统同时运行。从这一角度上来说,在电网处于零保护状态下,整个低压配电系统中其他相关的用电设备都需要做接地处理,以免设备受到接地故障或者短路故障而引发安全事故。而且这样做可以避免零保护电气设备金属外壳因出现相电压而对作业人员的生命安全造成危害。
5结束语
民用电气工程是一项关乎民生的需要有很强专业性的电力工程。为了确保TN-C系统运行的稳定性和安全性,PEN线的各项参数设计是重中之重。除此之外也要求施工人员严格遵守低压配电系统中的设计标准与规范,加强基础知识的学习和巩固,重视工程质量。在合理降低低压配电系统运行损耗的同时兼顾经济实惠的原则进行安全施工。
1 TN-C系统的原理分析
对于TN-C系统而言,它的主要工作原理可以概括为:将电力设备中配电板的低压侧中性点直接做接地处理,然后通过引入PEN线的方式进行单相以及三相负荷的混合处理,以满足系统低压配电的具体要求。TN-C系统的主要表现特点为:①电源的一点与大地直接相连;②外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地;③把PE线和N线结合起来。在这种系统里面,PEN线兼起PE线和N线的作用,可节省一根导线,在提高系统稳定性的同时也比较经济实惠。但是其一,由于电器的N端和外壳都接到PEN线,三相负载不平衡,PEN线有电流,与保护线所连的电气设备金属外壳会有一定的电压;其二,在TN-C系统干线上使用漏电保护器时,工作零线后面的所有重复接地都必须拆除,否则漏电开关合不上,而且工作零线在任何情况下都不能断线。故从这一角度上来说,工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。
2 PEN线截面积设计要点分析
在进行对TN-C系统设计工作的过程中,PEN线的重要程度是不亚于相线的。在生活中,在低压配电系统出现相线运行故障的情况下,为了避免电力设备的损伤,可以直接切断电力设备供电的方式实现。从PEN线对TN-C系统设计的工作价值来看,除了需要发挥低压配电系统N线(中性线)的作用,更需要保证整个配电系统中出现的不平衡的电流能够安全稳定的通过。
结合我国现行的民用电气低压配电系统设计的标准来看,在选取低压配电系统中的PEN线的截面有一定的标准:在配电系统中的三相四线制PEN线的截面积选定过程中,当配电系统的相线≤16.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料、截面一致的导线;当16.0mm2≤配电系统的相线≤35.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料一致、截面积为16.0mm2的导线;当配电系统的相线>35.0mm2时,配电系统的PEN线应当按照相线的标准,选择材料一致、截面积为相线截面积一半或是一半以上的导线。另外对于配电系统中单相两线制的PEN线截面积的选定,只要求能与系统中相线材料、截面一致即可。在这些基础之上,核定标准PEN线截面积的取值,还应按照以下公式进行计算:S=(ρ×L×I)/u。
注:在该公式中,“S”代表低压配电系统中PEN线的横截面积(单位:mm2);“ρ”代表系统中对应导体的电阻率(单位:?·m);“I”代表系统中电流值(单位:A);“L”代表系统中对应导线的总长度(单位:m);“u”代表系统中导线两端的电压(单位:V)。
3 PEN线与用电设备接线设计要点分析
对于TN-C系统中,除了需要设计PEN线的截面积等重要参数外,还应当确保PEN线与各个用电设备之间连接关系的稳定。所以我们在本环节的设计阶段需要注意两个问题:其一是结合220V/380V民用电气低压配电的特点和运行状况,设计合理的接线处理方案;其二是在遵守合理的接线处理方案的情况下做好PEN线与用电设备之间的安装处理。
从接线处理方案的角度来说,在接线过程中要求工作人员有较强的理论知识和熟练的动手操作能力。在对多股导线进行连接的过程中需要用镀锌铜接口对线路进行压接处理,而且接线端与接线柱的连接只需要一根独立的导线实现。如果有其他客观因素,则需要两根导线对接线柱与接线端子进行连接,在两者中间加装垫片。与此同时,导线的编排应当遵循竖直横平的原则,确保每根线头长度一致。在导线与接线端子连接成功后有专人负责检查,确保连接位置无导体暴露在外。最后在导线的连接位置应该使用与导线颜色一致的绝缘胶布进行包扎,做好安全防护工作。
从接线与用电设备之间的安装处理角度上来说,在整个低压配电系统的设计中,为了确保接线的质量安全过关,应该做好以下几点防护措施:首先,在安装设备之前需要保证设备箱体与墙体之间没有缝隙并对设备进行清洁,保证设备箱体的干净卫生;其次,在接线设备的安装过程中箱体的布线应该有一定的顺序,避免导线缠绕在一起以及发生线头裸露的问题,再根据设计方案和箱体结构做好开孔工作;最后,需要控制线盒的掩埋深度,不能出现掩埋过深或者标高有明显差异的问题。
4低压配电系统安全设计要点分析
目前我国住宅小区大多使用220V/380V民用电气低压配电系统,这种应用场所人口密集,如果在设计阶段没有对安全问题加以重视导致系统出现问题,那么很有可能在系统运行期间发生安全故障,引发不必要的人员伤亡以及经济损失。结合相关的实践工作来看,我认为对于TN-C系统的安全设计应包括以下两个个方面:其一是重复接地的问题;其二是熔断器设置的问题。
重复接地的作用是在保护接零系统,当发生零线断线时可以降低断线处后面零线的对地电压,当发生“碰壳”或接地短路时可降低零线的对地电压,当三相负载不平衡而零线有断开时可以减轻或消除零线上电压的危险。在220V/380V民用电气低压配电系统中,为了保证整个系统安全运行,重复接地的电阻应当按照≤10.0?的电阻值进行控制。这样可以减少配电系统在意外断线情况下出现的损失,同时对人员的人身安全保护也有重要的作用。
在TN-C系统中所对应的熔断器设置的角度上来说,我们必须按照标准要求系统中的PEN线性能完好,质量达标。PEN线也上不能再多设置熔断器装置。同时在低压配电系统中,不能同时支持两种系统同时运行。从这一角度上来说,在电网处于零保护状态下,整个低压配电系统中其他相关的用电设备都需要做接地处理,以免设备受到接地故障或者短路故障而引发安全事故。而且这样做可以避免零保护电气设备金属外壳因出现相电压而对作业人员的生命安全造成危害。
5结束语
民用电气工程是一项关乎民生的需要有很强专业性的电力工程。为了确保TN-C系统运行的稳定性和安全性,PEN线的各项参数设计是重中之重。除此之外也要求施工人员严格遵守低压配电系统中的设计标准与规范,加强基础知识的学习和巩固,重视工程质量。在合理降低低压配电系统运行损耗的同时兼顾经济实惠的原则进行安全施工。