黎篪

武漢四維路橋工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 湖北武漢 430000

隨著社會(huì)逐漸趨向于城市化發(fā)展，市政工程因自身施工特征及地區(qū)電力政策，電氣設(shè)計(jì)工作的局限性更多。為進(jìn)一步改善電氣系統(tǒng)擴(kuò)建及國家節(jié)能減排需求固有矛盾，設(shè)計(jì)部門需認(rèn)清電氣設(shè)計(jì)與電纜相關(guān)長距離供電問題，更好節(jié)約電氣系統(tǒng)需電量，促進(jìn)市政建設(shè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

1 市政電氣設(shè)計(jì)中電纜規(guī)劃重點(diǎn)

1.1 負(fù)荷量及導(dǎo)線截面

為確保電纜后期長效穩(wěn)定運(yùn)行，電氣設(shè)計(jì)規(guī)范要求電纜規(guī)劃期間，導(dǎo)體實(shí)際荷載量與大于計(jì)算電流負(fù)荷量[1]。同時(shí)，電纜分為明敷、暗敷、穿管保護(hù)等多種敷設(shè)方式，每種敷設(shè)方式的散熱條件不一，需設(shè)計(jì)人員依據(jù)電纜運(yùn)行環(huán)境溫濕度系數(shù)及熱阻變化，不斷修正電纜載流量。在設(shè)計(jì)低壓配電線路過程中，需結(jié)合用電量不斷增長的實(shí)際情況，留下一定載流空間，預(yù)防電纜負(fù)荷量超標(biāo)為引發(fā)火災(zāi)等危險(xiǎn)事故。

1.2 電纜線路敷設(shè)

市政工程電纜具有分布廣、施工及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)性高等特征，需注重電纜線路敷設(shè)工作，使電纜線路在溫濕度適宜環(huán)境下運(yùn)行，防止電纜絕緣結(jié)構(gòu)出現(xiàn)老化及故障情況出現(xiàn)[2]。同時(shí)，電纜線路敷設(shè)期間也應(yīng)增設(shè)功能完備的排水系統(tǒng)，如排水溝；集水井、抽水色別等，規(guī)避積水、腐蝕性氣體等影響電纜線路的安全運(yùn)行。

1.3 電纜線型選擇

在市政工程電纜選型期間，設(shè)計(jì)人員需從以下兩方面入手：第一，綜合考量電纜材質(zhì)，在工程成本管控目標(biāo)允許的情況下選擇銅芯電纜。由于電流在電纜中流通會(huì)因阻抗功能而出現(xiàn)損耗情況，使實(shí)際能耗量增高，電纜整體發(fā)熱，內(nèi)部絕緣性能下降，為故障或火災(zāi)事故埋下安全隱患，因此需選用自身發(fā)熱量更小的銅芯電纜，保障市政電纜安全運(yùn)行；第二，遵守電氣線路防火標(biāo)準(zhǔn)，盡量選擇耐火性及礦物絕緣型電纜，降低火災(zāi)事故發(fā)生幾率，實(shí)現(xiàn)延長市政電纜運(yùn)行壽命的目標(biāo)。

2 市政電氣設(shè)計(jì)與電纜相關(guān)的兩個(gè)問題

市政工程電氣系統(tǒng)與其他工程相比，具有用電需求高，實(shí)際運(yùn)行結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等特征，在國家節(jié)能減排戰(zhàn)略大力推廣的當(dāng)前背景下，部分市政工程無法使用普通車間變電所，同時(shí)因市政工程建設(shè)面積大，往往會(huì)引發(fā)市政低壓電纜長距離供電問題，對(duì)市政工程經(jīng)濟(jì)效益及安全效益造成嚴(yán)重不利影響。

2.1 保護(hù)接零系統(tǒng)故障限制電纜長距離供電問題

市政電力保護(hù)接零系統(tǒng)主要就是在電氣設(shè)備金屬外殼帶電而出現(xiàn)相線及零線短路的情況下，快速熔斷連接線或啟動(dòng)電源保護(hù)裝置，確保電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行[3]。在保護(hù)接零系統(tǒng)中，電氣設(shè)備外露部分可連接保護(hù)線及接地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全面切除設(shè)備故障目標(biāo)。

在市政工程保護(hù)接零系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，保護(hù)接零系統(tǒng)需選用接地型結(jié)構(gòu)，使保護(hù)接零系統(tǒng)配電線路的間接接觸防護(hù)動(dòng)作特征符合低壓配電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，保護(hù)接零系統(tǒng)防護(hù)動(dòng)作中保護(hù)間接接觸電器在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)切斷故障回路動(dòng)作電流與接地故障回路阻抗度的乘積小于等于導(dǎo)體對(duì)地標(biāo)的電壓。

當(dāng)前市政工程常用保護(hù)接零系統(tǒng)的斷路器需肩負(fù)起回路保護(hù)電氣的職責(zé)，依據(jù)國家及有關(guān)部門針對(duì)低壓配電設(shè)計(jì)頒布的明文規(guī)定，確保斷路器使用期間，被保護(hù)線路的短路電流大于短路裝置瞬時(shí)或延時(shí)電流。

在市政工程配電線路供電距離較長的情況下，使用低壓斷路裝置過電流脫扣器作為接地保護(hù)系統(tǒng)，難以從根本保障電纜安全規(guī)范運(yùn)行。以某市政工程為例，該工程內(nèi)部變電所現(xiàn)有一臺(tái)變壓裝置，依據(jù)變壓裝置相保阻抗值、感抗值及電機(jī)最大運(yùn)行電負(fù)荷量等參數(shù)數(shù)值，計(jì)算電機(jī)正常運(yùn)行所需電流及工程保護(hù)接零接地系統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)單相接地故障電流。

經(jīng)過對(duì)該市政工程保護(hù)接零接地系統(tǒng)的深入研究發(fā)現(xiàn)，過長的電纜會(huì)直接影響到斷路器運(yùn)行效果，在電纜實(shí)際長度超出斷路器運(yùn)行規(guī)范的情況下，斷路裝置無法及時(shí)切斷故障電路，導(dǎo)致接地點(diǎn)存在巨大安全隱患。為更好解決電纜過長對(duì)市政保護(hù)接零電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)造成的不利影響，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需致力于縮短供電距離、將變電間放置于配電中心或選用變頻啟動(dòng)電機(jī)的方式，控制電機(jī)啟動(dòng)電流。注重保護(hù)接零系統(tǒng)保護(hù)線直徑面積的增加，確保保護(hù)接零系統(tǒng)運(yùn)行通暢。合理選用變壓器接線方式，在傳統(tǒng)保護(hù)接零系統(tǒng)中增設(shè)剩余變流保護(hù)裝置。

為確保市政工程保護(hù)接零系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)部門還需針對(duì)單相負(fù)荷及單相負(fù)荷比重較重的混合動(dòng)力回路運(yùn)行情況，判斷短路裝置運(yùn)行狀態(tài)，制定前期預(yù)控故障設(shè)計(jì)方案，充分發(fā)揮出保護(hù)接零系統(tǒng)的保護(hù)功能。

2.2 供電末端電壓下降問題

在市政工程中，供電距離過長的電纜也會(huì)引發(fā)供電末端電壓下降問題。依據(jù)現(xiàn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在市政工程供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，用電設(shè)備端子電壓需符合以下需求：第一，電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)維持在額定電壓5%誤差；第二，在距離變電所較遠(yuǎn)且面積較小的工作場(chǎng)所中，應(yīng)急照明及警衛(wèi)系統(tǒng)所用電壓可在維持在額定電壓的10%之間[4]。同時(shí)，為更好改善供電末端電壓下降問題，設(shè)計(jì)人員可通過適當(dāng)增加電纜截面面積，使電壓下降幅度控制在安全范圍之內(nèi)、增設(shè)就地補(bǔ)償裝置，控制實(shí)際運(yùn)行電流，緩解電纜降壓情況等方式，防止電纜過長而引發(fā)市政電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障等問題，切實(shí)提升市政工程電氣設(shè)計(jì)方案可行性，為保障市政電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

總而言之，市政電氣設(shè)計(jì)與電纜問題可直接影響到市政工程功能性及全生命使用周期。為確保電氣設(shè)計(jì)滿足市政電氣系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行需求，設(shè)計(jì)人員需認(rèn)清因電纜實(shí)際運(yùn)輸距離較長而引發(fā)的問題，切實(shí)提升市政電氣設(shè)計(jì)電流參數(shù)計(jì)算重視度，促進(jìn)市政工程穩(wěn)定有序建設(shè)進(jìn)程。