陳千應(yīng) 中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院, 430064

高層住宅配電中PE線設(shè)置

陳千應(yīng) 中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院, 430064

通過工程實(shí)例驗(yàn)算，討論了在高層住宅中利用鍍鋅扁鋼做PE干線，減少每回路電纜PE芯線的可能性。

高層住宅；鍍鋅扁鋼；PE線

在高層住宅中，從底層配電箱（電表箱）到各住戶終端箱的配電線路通常采用三芯（單相）或五芯（三相）供電電纜（線），即PE線采用專用導(dǎo)體并與相線共管敷設(shè)或采用一根電纜的不同芯線。但在實(shí)際高層住宅的配電工程施工中，有些施工方為減少了工程造價(jià)，在電纜井內(nèi)單獨(dú)敷設(shè)一根扁鋼做接地干線，各住戶終端箱通過接地支線與干線相連，不再每一回路設(shè)置專門PE線。這種做法是否合理，能否在出現(xiàn)接地故障時(shí)電源側(cè)開關(guān)動(dòng)作，及時(shí)斷開故障回路，本文就這一問題進(jìn)行探討，分析設(shè)置PE干線的合理性和可行性。

根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.6條的要求，TN系統(tǒng)接地故障保護(hù)的動(dòng)作特性應(yīng)符合下式要求：

式中Z s——接地故障回路的阻抗（Ω）

Ia——保證保護(hù)電器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切斷故障回路的電流（A）

Uo——相線對(duì)地標(biāo)稱電壓（V）

同時(shí)根據(jù)第4.4.7條的要求，相線對(duì)地標(biāo)稱電壓為220V的TN系統(tǒng)，其切斷故障回路的時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）配電線路或僅供給固定式電氣設(shè)備用電的末端線路，不宜大于5S；

（2）供電給手握式電氣設(shè)備和移動(dòng)式電氣設(shè)備的末端線路，不宜大于0.4S。

以一棟十八層的高層住宅的配電系統(tǒng)為例，從一層配電間到各層戶內(nèi)配電箱線路電壓為單相220V，每個(gè)回路開關(guān)整定電流為40A。型號(hào)為微型斷路器，脫扣器型式為C型。要達(dá)到《低規(guī)》第4.4.7條的時(shí)間要求，其速斷電流按400A（10倍整定電流）考慮。根據(jù)上面公式，接地故障回路的阻抗應(yīng)小于0.55Ω。我們按供電給最遠(yuǎn)端的戶內(nèi)配電箱，分兩種PE線配電型式來計(jì)算一下接地故障回路的阻抗。

第一種PE線配電形式，從配電間到各層的分配電箱采用電纜YJV-3X10，住宅樓層高按3m考慮，線路長度估算60m（按最遠(yuǎn)端住戶考慮），導(dǎo)線的電阻：

式中: α— 電阻溫度系數(shù), 1/℃, 鋁和銅都取0. 004

ρ20— 導(dǎo)線溫度為20℃ 時(shí)的電阻率, 鋁線芯( 包括鋁電線、鋁電纜、硬鋁母線)為0. 0282×10-6Ω墻m, 銅線芯( 包括銅電線、銅電纜、硬銅母線) 為0. 0172×10-6Ω墻m。

對(duì)1kV 聚氯乙烯絕緣電纜, 其允許最高運(yùn)行溫度θ= 70℃, 則(計(jì)算過程略):

1kV, 3×10mm2三芯電纜的單芯電抗等于

0.085 Ω/ km, 當(dāng)電纜長度為60m 時(shí),

芯線電抗Xφ=0.085×0. 06= 0.005Ω。

電纜芯線的全阻抗：

Zφ=0.083Ω

由此可見，PE線采用電纜的接地芯線，接地故障回路的阻抗為0.083Ω，滿足規(guī)范要求。通過以上計(jì)算我們也可以看出這種形式下用開關(guān)的過流保護(hù)兼做接地故障保護(hù)完全滿足要求，但在線路較遠(yuǎn)時(shí)一定要核算接地故障回路的阻抗，如在這種計(jì)算條件下，線路長度超過400m時(shí)，接地故障回路的阻抗已不滿足要求。

第二種PE線配電形式，在電纜井內(nèi)敷設(shè)一根40X4鍍鋅扁鋼做接地干線，各層的分配電箱與接地干線連接，從配電間到各層的分配電箱采用兩芯供電電纜。這種配電形式接地故障回路的阻抗計(jì)算如下：

40×4 扁鋼的交流電阻為1.3mΩ/ m, 零序內(nèi)感抗為1.25mΩ/ m，零序外感抗為0. 459mΩ/ m。則長60m 扁鋼的電阻R=1.3×60=78mΩ,零序內(nèi)感抗Xpn=1.25×100=75mΩ,零序外感抗Xpw=0.459×60=27mΩ

扁鋼回路的全阻抗:

（計(jì)算依據(jù)略，具體可參見參考文獻(xiàn)第四章相關(guān)內(nèi)容）。

由此可見，PE線采用40X4鍍鋅扁鋼，接地故障回路的阻抗為0.128Ω，滿足規(guī)范要求。通過以上計(jì)算我們也可以看出40X4鍍鋅扁鋼的阻抗大于電纜YJV-3X10。如在這種計(jì)算條件下，線路長度超過260m時(shí)，接地故障回路的阻抗已不滿足要求。但目前我們?cè)诮ǖ淖≌蠖嗟陀谶@一高度，當(dāng)然，當(dāng)線路距離較長時(shí)，可通過增大扁鋼截面的方式來減少接地故障回路的阻抗。另外我們?cè)趯?shí)際施工中，可以將鍍鋅扁鋼與建筑物的金屬結(jié)構(gòu)上下相連（等電位聯(lián)結(jié)），上述金屬結(jié)構(gòu)實(shí)際上就和40×4扁鋼( PE 干線)并聯(lián), 分流PE干線中的故障電流, 等于增大了PE 干線的截面。

通過以上分析，我們可以看出在電纜井內(nèi)單獨(dú)敷設(shè)一根40X4鍍鋅扁鋼，完全可以滿足接地故障保護(hù)的要求，可去掉專作PE線的單獨(dú)電纜芯線或?qū)Ь€, 即三芯電纜改用兩芯，五芯電纜改用四芯。這樣減少了工程造價(jià)，對(duì)一棟建筑可能節(jié)約有限，但對(duì)整個(gè)小區(qū)，整座城市其效益還是很可觀的。

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編. 工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè). 第三版. 北京: 中國電力出版社, 2005

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.05.019