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谈建筑电气工程中与电气安全有关的导体选择与选型

发布于:2015-08-01 00:25:01 来自:电气工程/供配电技术 [复制转发]
在建筑电气工程的设计过程中,常遇到配电导体的选择和选型问题。笔者通过学习和积累国内外相关标准、信息及知识,总结了一些认识撰写本文。鉴于有的做法源自国外而不是国内,难免存在争议。

(1)敏感的医疗电子设备场所的接地及等电位联结的做法,采用等电位网格的方法比放射式连接可靠。

按《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008及标准图集02D501-2《等电位联结安装》的要求,医院手术室局部应做等电位联结。基本方法是用6mm2及以上的铜导线将LEB与配电柜PE线连接,且高度在2.5m以下的所有可导电部分全部用6mm2铜导线以放射式连接到LEB,同时要求连接线的电阻≤0.2,且任何两个导体间的电位差≤10mV.医疗高频电子设备要求接地距离尽可能短,放射式方法往往达不到要求。更可靠的方式是安装等电位联结网格。其特点是:1)减少医疗 电气设备之间发生高频干扰时的电位差;2)新增设备的联结只需用6mm2铜导线穿管敷设至架空地板下,与等电位联结网格连接即可。

(2)在有单独引下线(除利用建筑结构钢筋之外)的防雷系统中使用水平均压环。BS EN 62305-3:2006 Protection against Lightning Part 3 Physical Damage to Structures and Life Hazard(雷电防护第3部分:建筑物物理损坏和生命危险)对于防雷引下线的注释中建议使用水平均压环(floor grading ring,即裸铜带),用来从水平方向连接所有引下线和玻璃幕墙的铝合金结构)。此做法的好处是:①从水平方向连接了所有引下线和玻璃幕墙的铝合金结构,有效降低其电感,起到分流的作用;②均衡电位。

(3)铝合金导体选用的误区。铝合金电缆的载流量只有厂家提供的数据,对设计师来说缺乏可信度。国际标准IEC 60228:2004《Conductors of insulsted cables》Table 2有铝或铝合金导体(Aluminum or aluminum alloy conductor)的“每公里电阻欧姆值”。铝的电阻约为铝合金的60%,即电能损耗和电压降相应减少60%,对于接地故障保护的动作值(回路阻抗)有很大的影响。这也说明铝合金导体的导电性能比铝差。

在铝合金电缆起源的北美地区,由于当地住宅多为联排或独立住宅,建筑物内没有供电干线(feeder/service),因此很少用铝合金电缆。在北美有些工业设施、公共场所局部使用铝合金电缆,是因为国外电气施工及维护水平高,管理完善。反观中国,住宅多为中、高层建筑,大量电缆敷设于建筑物内。房地产开发企业只管建房而不负责运维。物业公司普遍缺乏系统、专业的电气检查和维护,缺乏配套保障。中国住宅采用铝合金电缆既没有参照依据也没有保障。对于人员密集场所(如高层住宅)、高供电可靠性场所、易发火灾场所(因为铝合金/铝熔点低,热稳定性能较差)、缺乏专业值守的设施、消防配电系统、潮湿及空气含盐份的场所(如沿海地区),采用铝合金电缆存在较大隐患。

此外,铝合金电缆的载流量没有被IEC或者NEC标准采纳。这从侧面反映出铝合金电缆既没有在国外建筑电气领域广泛应用,也不为众多线缆厂家所看重。

(4)高层建筑对母线槽或预制分支电缆的选择

同样的工程,如果预制分支电缆适用,将比采用母线槽更经济、更可靠。有的设计师误以为较大容量的建筑负荷只能用母线槽。其实,合理设计预制分支电缆的解决方案可以完成此类负荷的供电。采用中等规格分支电缆多回路供电方式可以很容易实现大容量配电,既有利于大幅降低成本,也有利于提高配电可靠性。对于类似解决方案,国内的一线电缆企业可以提供。

(5)分析耐火电缆、防火电缆及矿物绝缘电缆(MI电缆)的概念及选用

由于诸多厂家提法不同,以及有关标准的缺失或不足,设计师时常被上述概念困扰,进而影响工程设计的质量。

耐火电缆是指在火焰中能保持一定时间供电功能的电缆,而防火电缆是一种俗称,一般是指不怕火烧的电缆,是矿物绝缘电缆的别称。目前市场上有一类新型的采用耐火云母带绝缘的防火电缆,其本质上更类似于传统的耐火电缆,还不能称为真正意义上的防火电缆。

走出电气设计的视角,业内对于我国矿产资源利用的认识也存在误区,并影响着业内对于电气导体的选用。许多专注本职工作的设计师不清楚,我国的铝矿和铜矿一样贫乏——我国每年铝矿的进口依赖度保持在60%,年消耗总量和增长率都超过铜,并非如一些人想象的那样铝多铜少。中国年消耗铝1600余万吨,铜约600万吨。资源上铝多铜少其实是对于中国电解铝产能过剩的曲解。

铝的应用范围极广,主要应用在交通和结构。建筑电气既不是铝合金最主要的应用领域,也不是铝-铜替代发生的主要领域。建筑总成本中,线缆所占比例不足1%。铜铝成本差异于其中的比例更为微小,因此,采用铜铝选择的经济性远不能及安全性重要。诸多误区的背后推手可能来自于觊觎中国巨大建筑市场的国外企业。

作为合金材料,铝合金导体在我国无法实现同级再生利用,我国电解铝的单位能耗是铜的16倍。这说明推广铝合金导体既不环保,也不符合可持续发展理念。几年前的来自国外的铜包铝概念曾在我国被热炒,后来逐渐降温,因为市场终究要归于理性。

笔者对于上述涉及建筑电气工程的导体选用问题提出了一些个人见解,同时借工作的有利条件,有更多宏观视角洞察问题。希望本文对业内同仁有参考价值,引发对更多内容、更深层次的思考。这样有助于推动我国电气设计水平的提高和行业理念的提升。
这个家伙什么也没有留下。。。

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