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浅谈市政工程电气低压配电设计

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年3月下作者：高向前

[导读] 现代市政工程发展中，电气设计是其工程建设的核心内容，是实现照明、通信和电力输配的核心环节，对于居民的工作生活有着直接影响。随着当前市政工程建设中电气低压配电设计难度和复杂性的不断提升，对其设计要点的研究已经成为了推动市政工程建设发展的重要任务。

天津中国市政工程华北设计研究总院有限公司高向前 300202

摘要：现代市政工程发展中，电气设计是其工程建设的核心内容，是实现照明、通信和电力输配的核心环节，对于居民的工作生活有着直接影响。随着当前市政工程建设中电气低压配电设计难度和复杂性的不断提升，对其设计要点的研究已经成为了推动市政工程建设发展的重要任务。本文对市政工程电气低压配电设计的主要内容展开分析，探究电气低压配电设计的根本原则，提出当前阶段市政工程建设中电气低压配电设计存在的现实问题，以此为基础，研究市政工程电气低压配电设计的要点。
关键词：市政工程；电气低压配电设计；内容；设计要点
        市政工程作为关系到民生发展的基础设施建设，随着新时期智慧城市构建和居民生活智能化程度的逐渐提升，市政工程建设施工中对于电气低压配电设计的重视程度逐渐提升，电气低压配电设计的科学性与否直接关系到了市政工程建设的整体质量，决定了居民工作生活开展的品质。当前阶段市政工程电气低压配电设计的难度不断提升，电气低压配电设计实践中一些问题也逐渐暴露出来，对于市政工程建设实践中电气低压配电设计要点的研究，也引起社会的广泛关注。
        一、市政工程电气低压配电设计的主要内容
        市政工程电气设计是涵盖照明、通信和输配电三大领域的综合内容，而配电设计就是关系到了居民用电安全和稳定性的核心设计内容。在新时期智慧城市假设和国民生活智能化建设发展实践中，电力输配的重要性逐渐体现出来，其运行稳定性和安全性会直接影响国民的用电安全和生活品质，而市政工程建设的电气低压配电设计就是影响电力输配稳定的关键因素。现阶段市政工程电气低压配电设计的主要内容包含了以下几个方面：
        第一，接地设计。在市政工程电气低压配电设计中，接地设计是保证配电系统运行的安全的关键，尤其是随着新时期市政工程电气低压配电设计复杂性的不断提升，更需要加强接地设计优化，充分发挥接地保护对电气系统运行的保护作用[1]。同时，现代市政工程建设施工环境也愈加复杂，地下施工、河道施工、隧道工程等等，都需要通过接地系统来保证市政工程中电气低压配电系统的运行安全。
        第二，线路设计。在市政工程的电气低压配电设计中，其设计施工的核心内容就是敷设配电线路，线路设计的科学性与否不仅会决定电气低压配电系统运行的效果和电子输配损耗，更会直接关系到了电力输配安全，需要保证其线路设计的科学性和合理性，根据市政工程的实际情况，进行低压配电线路的设计优化。
        第三，设备系统设计。现代市政工程电气低压配电系统的设备体系愈加复杂，设备选择过程中设备的质量及其运行参数，会直接关系到市政工程电气低压配电系统的运行稳定性和运行安全。因此，在市政工程电气低压配电设计的实际过程中，就需要注重设备系统的选择设计，保证设备的质量能够满足工程运行的实际需求。
        第四，配电方式设计。市政工程电气低压配电设计中配电方式的选择与使用不仅是决定低压电气系统运行效果的关键因素，也是决定市政工程电气低压配电系统运行经济性的关键因素。需要在市政工程电气低压配电设计的实际过程中，选择最优化的低压配电方式，根据低压电气系统的容量情况，进行配电方式的选择，以降低其配电损失。
        第五，节能设计。随着我国绿色发展理念在市政工程建设中的深入，现代市政工程建设中电气低压配电设计中节能设计理念的落实与应用已经成为了其重要内容，是市政工程电气低压配电设计现代化、科学化发展的重要标志[2]。因此，现代市政工程的电气低压配电设计中，就需要全面贯彻节能设计理念和要求，降低低压配电系统的运行损耗，以推动其产业的科学发展。
        二、市政工程电气低压配电设计的基本原则
        随着新时期背景下市政工程电气低压配电设计的难度逐渐提升，在电气低压配电设计的实际过程中，要想实现低压配电系统的设计优化，全面提升电气低压配电系统运行的稳定性和安全性，就必须遵循其设计的基本原则。在市政工程电气低压配电设计的基本原则指导下，规范化、科学化、现代化开展电气低压配电设计工作，实现对设计质量的全面提升，降低市政工程电气低压配电系统的运行损耗，推动我国市政工程产业的发展与进步。现阶段市政工程电气低压配电设计的基本原则主要包含以下几个方面：
        第一，安全原则。安全是市政工程建设的基础原则要求，也是社会高度关注的现实问题，更是当前市政工程电气低压配电设计发展中所必须保证的基本要求[3]。因此，在市政工程的电气低压配电设计实践中，就必须预先对工程运行的实际情况进行测算，并根据工程的实际用电需求进行电力资源的输配，以此保证市政工程电气低压配电系统的安全运行。这就需要在市政工程电气低压配电设计实践中，根据工程运转实际，充分保证电气设计的科学性和合理性，避免因为电气低压配电设计问题，而导致工程系统运行安全受限，甚至造成人员伤亡的情况发生。
        第二，经济性原则。经济性保障也是当前市政工程电气低压配电设计的基本原则要求之一，需要在保证电气低压配电设计安全的前提下，尽可能降低市政工程中电气低压配电系统建设的经济成本投入[4]。同时，还需要在市政工程电气低压配电设计的实际过程中，综合考虑后期电气低压配电系统运行的经济效益，降低市政工程电气低压配电系统建设成本投入，控制后期运行成本，以此实现现代市政工程电气低压配电设计经济性的保障。
        第三，节能性原则。节能是当前绿色经济发展理念对市政工程电气低压配电设计所提出的基本原则要求，需要在市政工程电气低压配电设计实践中，融入我国可持续发展战略理念，注重对电气低压配电系统节能运行的设计与实现。并且在电气低压配电系统的材料选择中，选择现代环保材料，降低其运行的资源需求，并实现资源的利用率的提升与优化，推动市政工程建设的现代化发展。
        三、市政工程电气低压配电设计的现实问题
        随着我国市政工程电气低压配电设计理念的逐渐发展，现代设计理念影响下，市政工程电气低压配电设计实践中一些现实问题逐渐暴露出来，成为了制约新时期市政工程电气低压配电设计产业发展的关键因素。现阶段市政工程电气低压配电设计存在的现实问题主要包含了以下方面：
        第一，缺乏线路灵敏度保护设计，无法保证电气低压配电线路的运行安全。在市政工程的电气低压配电设计中，线路灵敏度保护是保证电气低压配电系统运行安全的重要举措，对于市政工程的稳定运行具有重要影响。但是目前阶段市政工程电气低压配电设计实践中，线路灵敏度保护设计缺乏的问题依然存在，将安全设计的重心都集中在了的配电线路的压降之中，忽视了对线路的灵敏度保护，无法通过灵敏度保护设计实现对线路的预防电击能力的提升与强化，给电气低压配电系统的运行埋下了不稳定因素。
        第二，PE线设计思考不足，对二次回路设计的重视程度有所不足。PE线作为市政工程电气低压配电系统外露导电装置的接地导体，是电气低压配电设计中二次回路的重要保护措施，能够全面提升电气低压配电系统的防雷效果，对于电气低压配电系统的安全运行有着重要意义[5]。

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但是目前阶段部分市政工程的电气低压配电设计中，设计人员将设计重心完全放在了一次回路的设计中，忽视了电气低压配电系统二次回路的重要性，现场的电气低压配电控制箱不接PE线的情况时有发生，这就严重影响了市政工程电气低压配电设计的防雷效果，无法保障雷雨天气电气低压配电系统的运行安全。
        第三，远程控制系统设计不足，无法实现对电气低压配电系统的远程开关。虽然现代市政工程电气低压配电设计中远程控制系统设计理念已经引起了设计人员的高度关注，通过设置一个可以在现场就可以解除来自远方的控制设备，是保证现场工作人员生命安全和机器设备完好性的最基本措施。但是在现阶段市政工程电气低压配电设计的远程控制系统设计中，缺乏对电动机附近远程控制系统的设计，甚至在一些工程中，虽然添加了远程控制设计元素，增加了就地控制箱，但其实际上并未进行远程控制开关的安置，远程控制仅仅成为了一个摆设，无法发挥对电气低压配电系统的远程控制功能，无法保证现场人员的生命财产安全和低压电气设备运行安全。
        第四，自动化监控系统设计不足，无法实现对电气低压配电系统运行状态监管。现代市政工程电气低压配电设计中，自动化监控系统的设计应用是保证电气低压配电系统运行安全的重要基础，并能够通过自动化监控系统，实现对电气低压配电设备运行数据的实施监管，为电气低压配电系统的故障维修与处理提供支持，提升设备维护效率。但是目前阶段的市政工程电气低压配电系统设计中，存在着自动化监控系统设计不足的现实问题，无法通过对电气低压配电系统运行状态的实时监管实现电气低压配电系统运行安全性的提升，也无法提升电气低压配电系统故障维修实效，不利于新时期市政工程电气低压配电设计的现代化发展。
        四、市政工程电气低压配电设计的要点分析
        为了进一步提升市政工程电气低压配电设计的质量，为市政工程的低压电力资源输配稳定性提供保障，在市政工程电气低压配电设计的实际过程中，就必须以现代电气低压配电设计的原则要求为指导，注重对电气低压配电设计要点的把握，全面提升市政工程电气低压配电设计的科学性，保证低压配电系统的运行安全和稳定性，实现市政工程电气低压配电设计的发展与创新。现代市政工程电气低压配电设计的要点主要包含以下方面：
        第一，线路灵敏度保护设计要点。在市政工程电气低压配电系统的设计中，需要加强对电力配电线路低压断路器灵敏度进行保护。可以当线路短路时或是接地故障时，由于线路灵敏度的提高，从而发挥其保护作用的重要措施
        第二，接地方式设计要点。在市政工程施工中，不同的市政工程施工项目所处的施工环境存在较大差异，这也是当前市政工程施工的重要特点。而此时，不同施工环境的市政工程电气低压配电设计的接地方式选择中，也需要以市政工程施工环境实际为基础，遵循施工环境特点进行是接地方案的选择，以保证电气低压配电系统运行的安全性。大型独立市政工程施工的电气低压配电设计中常采用TN-C用电系统设计方案，电气低压配电系统施工中可以节约一条PE线，但是该系统在实际运行中，其弊端要超过其优势，一般情况下不会使用。而目前变电所中应用较为广泛的是TN-S系统，需要在同一建筑内设计两个独立无关联的接地系统，如果能够满足这一的条件，就可以在市政工程中采用这种电气低压配电系统接地设计方案。低压配电系统需要对接地形式的特点以及使用场所进行详细的分析是市政工程在进行配电选择时必不可少的工作，只有这样才能将详细准确的数据提供给相关的设计人员，从而保证了最终的用电安全。
        第三，低压电器选择设计要点。在市政工程电气低压配电设计中，低压电器选择也是决定电气低压配电系统运行安全的关键因素，低压电器元件的质量是决定电气低压配电系统运行安全的重要基础。由于低压电器在电气低压配电系统运行中一般处于封闭状态，其本身的散热效果会直接影响电气低压配电系统的运行安全，因此在实际设计中，就需要在开关设计时，要注意低压电器的降容情况和散热情况，得以保证配电设备的安全运行，为市政工程电气低压配电设计的科学化开展提供低压电器设备选择保障。
        第四，配电方式设计要点。市政工程的电气低压配电设计中，配电方式设计是决定电气低压配电系统运行损耗的关键设计环节，对于电气低压配电设计的低能耗发展有着重要影响。目前阶段电气低压配电系统的配电方式主要就包含了单相二线制、三相三线制、两相三线制和三相四线制，一般情况下，三相四线制是电气低压配电设计中电能损耗最小的配电方式，也是当前应用较为广泛的配电方式，而相对的单相二线制则是电能损耗较大的配电方式。但是在市政工程电气低压配电设计实践中，三相四线制配电方式的使用也需要根据实际情况，在电气低压配电系统的电容量在30A以上是，才能够进行三相四线制配电方式的使用，而其具体的配线设计方式就包含了放射式、树干式、变压干线式和链式等四种，其特点也各不相同：放射式配线的特点是配电线路故障互不影响,供电可靠性较高,配电设备集中,检修比较方便,但系统灵活性较差，有色金属消耗较多。树干式配线的特点是配电设备及有色金属消耗较少,系统灵活性好。但干线发生故障时影响范围大，除了树干式系统的优点外，由于接线更简单而可以大量减少低压配电设备。变压式配线的特点是提高母线的供电可靠性，但应适当减少接出的分支回路数，一般不应超过10个。链式配线的特点是适用于距配电屏较远而彼此相距又较近的不重要的小容器用电设备。一般情况下连接的设备一般不超过3台或4台。因此，市政工程电气低压配电设计的配线方式主要以放射式和树干式为主，需要根据市政工程的实际情况进行选择。
        第五，节能设计要点。现代市政工程电气低压配电设计中，节能设计已经成为了基本要求，是实现市政工程电气低压配电设计现代化发展的基础所在。现阶段市政工程电气低压配电设计的节能设计中，主要有四种方式：其一，线路损耗控制。在电气低压配电设计的线路损耗控制以实现其节能运行时，就需要调整供电的负荷；用负荷中心供电法来降低线损；用三相负荷平衡降低线损；用阻抗较小的导线。其二，导线截面选择。导线截面也是影响电气低压配电能耗问题的主要因素，线损问题也是电能输配时产生损耗的必然原因，线损是受电流和电阻变化而改变的，它的大小与电流的平方成正比，所以电流的变化较大会影响线损。因此，导线截面应按照通过的电流密度确定，要从技术经济方面来考虑[6]。其三，输送容量和距离控制。输送容量和距离也是影响节能效果的重要因素，在实际过程中，需要根据实际情况进行计算，选择最优化设计方案。其四，应用节能设备。现代科技发展带动下，电气低压配电设计中节能设备逐渐完善，例如低耗电动机、低耗接触器以及低耗变压器等等，通过低耗设备使用，就可以降低电能损耗，实现现代市政工程电气低压配电设计的节能化发展。
        结束语：
        综上所述，市政工程电气低压配电设计是时代发展的必然要求，是推动其产业发展，降低电气低压配电系统运行能耗并保证运行安全性和稳定性的重要基础。在实际设计中，需要在设计原则的指导下，注重对相关设计问题的研究，掌握其设计要点，以此实现市政工程电气低压配电设计的科学化、现代化发展。
参考文献：
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[6]郑贵红. 市政电气工程设计问题及优化措施[J]. 科技经济导刊, 2020, v.28;No.702(04):79-79.