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摘要：本文根据工作中遇到的实际情况，以国家现行相关规范为依据，对常见的排涝泵站、防洪潮水闸、引调水泵站等工程设计文件中遇到的一些常见问题进行探讨，结合相关规范要求并从实际应用的角度出发，针对性的提出了改进措施。
关键词：泵站水闸；电气；负荷等级；应急照明；漏电保护；存在问题
1、引言
深圳市是一个社会和经济发达的海滨城市，由于长期的经济快速发展带来严重的水环境污染问题，排污治污尤为重要，同时，由于台风及强降雨频繁，也是洪涝灾害多发的地区，为此，深圳市水务系统泵闸工程建设显得尤为重要，泵闸工程体系在防洪排涝、保护城市安全和改善水环境等方面发挥了重要作用。
本文结合参与深圳市近年来建设的几座泵站、水闸工作经验，对泵闸工程电气工程安装建设存在问题进行了相应探讨，提出改进措施，为进一步完善深圳市泵闸工程设计与建设工作提供参考。
2、泵闸供配电系统存在问题探讨
（1）如何选取设定负荷等级
建设过程中常见施工图设计说明中防洪水闸、排水泵站的供电电源按三级负荷设计，未能按国家规范要求水利工程防洪排水泵站、防洪水闸应按二级及以上负荷设计。
依据《供配电系统设计规范》GB 50052-2009第3.0.1条，“中断供电将在经济上造成较大损失时，应视为二级负荷。”[1]此条文中虽没有明确的规定水利工程排水泵站、防洪水闸的供电负荷等级，但根据排水泵站、防洪水闸的重要性及中断供电造成的影响程度分析，供电负荷等级应定为二级及以上。《室外排水设计规范》GB 50014-2006第5.1.9条“排水泵站供电应按二级负荷设计，特别重要地区的泵站，应按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。”[2]《给排水设计手册 第8册 电气与自控》中也有提到大中城市的污水和雨水泵站为二级负荷。[3]
依据《水利水电工程启闭机设计规范》DLT5167-2002第5.1.11条：“对用以操作泄洪及其他应急闸门的启闭机，必须设置可靠的备用电源。”[4]《水利水电工程机电设计技术规范》SL511-2011第3.8.2条文说明，除水厂闸坝之外的水闸工程，按二级以上负荷设计。[5]
可见，施工图设计文件中排水泵站、防洪水闸按三级负荷供电不妥，应严格按现行国家规范，按二级及以上负荷执行。排水泵站、防洪水闸供电电源应按双电源或双回路设计，在双电源引入有困难的情况下可设置自备柴油发电机组、EPS应急电源装置、UPS不间断电源装置等必要的备用电源。
（2）如何设置高低压开关柜断路器功能
10KV环网柜组中至本工程出线柜常因工程负荷较小而选择开断能力较小的负荷开关或断路器，未从供电网络的短路容量和开断设备的分断能力来选择、考虑。依据《中国南方电网城市配电网技术导则》6.7.2-c：“10KV开关柜断路器的额定开断电流不宜小于20KA，热稳定电流不宜小于20KA（4s）；负荷开关的热稳定电流不宜小于20KA（2s）；断路器和负荷开关的动稳定电流均不小于50KA。”[6]
常见低压配电系统图中，低压配电断路器未能明确各级断路器的上下级保护关系。应区别对待，对低压进线主断路器和母联断路器应设置过载长延时、短路短延时保护，而不需设短路瞬时保护，以保证前后级断路器之间的选择性，缩小事故范围，若前后级都设短路瞬时保护，前后级短路保护电流应区别对待；对低压配电出线回路设过载长延时，短路瞬时保护；部分配电回路设失压或分励脱口，既可以在自动互动时卸载部分负荷，防止变压器过载，也可在发生火灾时，切断火灾场所非消防设备电源。
（3）如何正确选用低压配电4P开关
四极开关的应用属电气施工图设计中常见的问题，经常出现选用不当的情况。本文结合实际工作中遇到的问题，依据国家现行规范对低压配电四极开关的使用提出一些看法，为往后施工图设计文件提供参考。
TT系统电源进线开关需采用四极开关。因为当三相断开检修时，电源侧操作过电压会经N线传导至用电设备上，由于TT系统中电源N线接地与设备接地各自独立，PE线与电源接地不相关，N线与PE线之间存在电位差，危及检修人员，故TT系统中性线（N）应与相线一起开断。依据IEC364-4-46第462.1、462.2条标准，供电的每个回路都必须与每根带电的供电导体隔离，但TN系统中PEN导体或N导体可除外，JGJ16-2008第7.5.3TT系统、IT系统带中性线电源开关应采用四极开关。可见，TT系统中配电需采用四极开关。
两电源在同一处的TT、TN-S、TN-C-S系统电源之间的末端转换开关应采用四极开关。常见低压配电系统双电源末端之间切换开关未采用四极开关。依据IEC364-4-46第465.1.5条，保证电源转换的功能性开关电器必须作用于所有带电导体，且不能使这些电源并联，除非该装置是为这种特殊情况设计的。《低压配电设计规范》GB50054-2011[7]及《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.5.3条，TN-S、TN-C-S系统中电源转换开关，应采用切断相导体和中性导体的四极开关。[8]正常电源与IT系统备用柴油发电机之间应采用四极开关。
TN-C系统中严禁采用四极开关。因为TN-C系统中PEN线严禁接入开关电器开断，如果TN-C系统中采用四极开关，第四极为PEN导体，PEN导体如被切断，设备外壳导体部分不能与电力系统接地相连，有悖于IEC364-4-41中设备外漏导电部分必须用保护性与电力系统接地相连的电击保护基本要求。
TN-C-S、TN-S系统中，一般不设四极开关。在TT、TN-S系统中，若配电线路的始端、末端均采用RCD漏电保护，则各极必须装设四极四线开关，以防下一级故障接地点N线未切断而使上一级RCD误动作，引起事故范围的扩大。
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《住宅设计规范》GB50096-2011第8.7.3条：“每套住宅应设置配电箱，其总电源开关装置应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。”《城市绿地设计规范》GB50420-2007第8.3.3条：“室外照明配电系统在进线电源处应装设具有检修隔离功能的四极开关。”[9]
（4）如何正确设置漏电保护装置
常见的错误为，室外照明、潜水泵、每幢住宅总进线开关等未设漏电保护。依据《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB13955-2005第4.5条，漏电保护装置分为末端保护和线路保护，末端保护该设置RCD保护的为：a）属于Ⅰ类移动式电气设备及手持式电动工具（那么插座回路就应设置RCD保护）；b）生产用的电气设备；c）施工工地的电气机械设备；d）安装在户外的电气设备；e）临时用电的电气设备；f）除壁挂式空调以外的插座回路；g）游泳池、喷水池、浴池的电气设备；h）安装在水中的供电线路和设备；i）医院中可能直接接触人体的电气医用设备；j）其他需安装剩余电流保护装置的场所。线路保护，低压配电线路根据具体情况采用二级、三级保护时，在总电源端、分支线首端或线路末端安装剩余电流保护装置。[11]
《住宅设计规范》GB50096-2011第8.7.2条6：每幢住宅的总电源进线应设剩余电流动作保护或剩余电流保护装置。
TT系统的电气线路或电气设备必须装设剩余电流保护装置作为防电击事故的保护措施。
（5）如何正确选取柴油发电机组容量选择及安装位置
常见不按规范要求选择柴油发电机组容量，而按配电变压器的容量选择。柴油发电机组的选择应符合《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第6.1.2条，机组容量应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电机最大启动容量等因素综合确定。
常见地下式柴油发电机房和地下式污水（补水）泵房贴邻，不妥。依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第6.1.1-6条：“发电机间、控制室及配电室不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。”
常见柴油发电机组燃油系统的设备与管道未采取防静电接地措施。依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第6.1.12-4条，应采取防静电措施。
3、照明系统存在问题探讨
（1）如何正确设置高度低于2.5m时照明灯具
在泵站等水工建筑物中，常见有内空高度小于2.5m的检修廊道、大型水闸的底板内河道两侧互通的内空高度小于2.5m的检修廊道、底卧式闸坝在河道两侧的地下液压机设备间等都有可能内空低于2.5m等等这些地方照明未采用防止触电措施或未采用安全电压照明。依据《泵站设计规范》GB50265-2010第10.10.2条，安装高度低于2.5m时，应有防止触电措施或采用12V～36V安全电压照明。隧道、人防工程、有高温、导电灰尘或灯具离地面高度低于2.4m等场所的照明，电源电压应不大于36V。由此可见，泵站照明低于2.5m时I类灯具应采用PE线等防触电措施或采用安全电压照明。[10]
（2）如何正确理解及应用应急照明、备用照明
常见照明设计中各种应急照明概念模糊，设置混乱不清。依据《建筑照明设计标准》术语，应急照明应包括疏散照明（包括疏散指示灯）、安全照明、备用照明。应急照明，即在正常照明系统因电源故障熄灭的情况下，供人员疏散、保障安全和需继续工作的照明。疏散照明，为使人员能容易、准确的找到建筑物出口而设置的应急照明部分。安全照明，为确保处于潜在危险之中的人员的安全而设置的应急照明部分。备用照明，为确保正常活动继续进行而设的应急照明部分。应急灯为应急照明灯具的简称和总称。[12]
施工图设计文件中常见错误为用双头应急灯作备用照明。依据《应急照明设计指南》第5.2条，备用照明通常作为正常照明的一部分经常点燃，应选用高效节能光源，通常情况下宜采用荧光灯，在高大建筑物内，正常电源故障时，不需要转换电源而保持点亮，且电压稳定时，可选用高强度的气体放电灯。对于正常照明熄灭后整个房间、场所都需要继续工作和活动的，应利用正常照明灯具的一部分作为备用照明，可见，备用照明应满足所需场所或部位进行各项活动和工作的最低照度值。双头灯一般用于疏散照明用。
常见应急照明电源未采用专用的供电回路，依据《建筑设计防火规范》GB50016-2006，消防用电设备应采用专用的供电回路，可见，在应急照明灯具在没有自动蓄电池等专用应急照明电源的情况下，应采用专用供电回路供电。备用照明应由两电源或两回路供电，备用照明作为正常照明的一部分使用时，其配电线路与控制开关应与正常照明分开设置。[13]
常见配电室应急照明最少持续供电时间及照度未按规范要求设置。依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008，配电室火灾应急照明最少持续供电时间应大于180min，依据《建筑设计防火规范》GB50016-2006，配电室的应急照明照度应保证正常照明的照度。
4、防雷接地系统存在问题探讨
（1）如何正确理解系统中PEN线或PE线是否需要重复接地
TN系统中PEN线或PE线是否需重复接地常见把握不定。在TN系统中，除电源中性点外，中性导体（N）线不应重复接地。当采用TN-C-S系统时，保护导体与中性导体从某点分开以后不应再合并，且中性导体（N）不应再接地。
那么，什么情况下需重复接地。本文结合了国家现行各种规范给出了重复接地最新做法分析。首先明确一点，以前重复接地概念针对零线来讲，现执行三相四线制（TN-S），零线概念不准确，重复接地应是针对PEN线或PE线来讲。在低压TN系统中，架空线路干线或分支线的终端的PEN导体或PE导体应重复接地。依据《交流电气装置的接地设计规范》GB50065-2011及《交流电气装置的接地》DL/T621-1997第7.2.1-b条：“当建筑物内未作总等电位联结，且建筑物低压系统电源接地点的距离超过50米时，低压电缆和架空线路在引入建筑物处，保护线（PE）或保护中性线（PEN）应重复接地，接地电阻不宜超过10Ω。”
（2）如何正确设置高压侧避雷器、低压侧电涌保护器
常见施工图设计文件中变压器高压侧未按规定装设避雷器。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8及4.4.7条，当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，应在变压器高压侧装设避雷器。[14]
常见低压线路中未按现行规范要求选择、设置电涌保护器。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.8、4.4.7条以及《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第11.9.4条，低压配电系统及电子信息系统信号传输线路在穿过各防雷区界面处，宜采用电涌保护器保护。通常下列场所应设置电涌保护器：a）在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电源保护器；b）在变压器低压侧的配电母线上，应装设电涌保护器，若此低压配电有线路引出本建筑物至其他有独立敷设接地装置的配电装置时，应选Ⅰ级试验电涌保护器，若未引出本建筑物时，应选Ⅱ电涌保护器；c）在向计算机、网络、监控、电话交换机、UPS、火灾自动报警系统、电梯集中控制装置以及对人生安全要求较高或贵重等重要设备供电的设备末端配电箱的各相线及中性线上应装设电涌保护器；d）由室外引入或由室内引出至室外的电力线路、信号线路等，在其进出口的配电箱、控制箱处装设电涌保护器。
5、结语
综上所述，目前深圳市水务泵闸工程电气建设还存在一定问题，同时了解到水务泵闸工程建设领域缺乏大量专业人才。为避免以后工作中再出现类似的问题，同时也为确保深圳市水务工程更好的建设，笔者建议往后建设过程中相关设计应参照国家现行相关规范的要求，结合工程实际情况做出合理的改进。
论文作者:邓洪明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/20
标签：电源论文; 泵站论文; 系统论文; 负荷论文; 导体论文; 水闸论文; 常见论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;