市政電氣設計中與電纜相關的兩個問題探討

黎篪

武漢四維路橋工程設計咨詢有限公司 湖北武漢 430000

隨著社會逐漸趨向于城市化發展，市政工程因自身施工特征及地區電力政策，電氣設計工作的局限性更多。為進一步改善電氣系統擴建及國家節能減排需求固有矛盾，設計部門需認清電氣設計與電纜相關長距離供電問題，更好節約電氣系統需電量，促進市政建設事業可持續發展進程。

1 市政電氣設計中電纜規劃重點

1.1 負荷量及導線截面

為確保電纜后期長效穩定運行，電氣設計規范要求電纜規劃期間，導體實際荷載量與大于計算電流負荷量[1]。同時，電纜分為明敷、暗敷、穿管保護等多種敷設方式，每種敷設方式的散熱條件不一，需設計人員依據電纜運行環境溫濕度系數及熱阻變化，不斷修正電纜載流量。在設計低壓配電線路過程中，需結合用電量不斷增長的實際情況，留下一定載流空間，預防電纜負荷量超標為引發火災等危險事故。

1.2 電纜線路敷設

市政工程電纜具有分布廣、施工及運行風險性高等特征，需注重電纜線路敷設工作，使電纜線路在溫濕度適宜環境下運行，防止電纜絕緣結構出現老化及故障情況出現[2]。同時，電纜線路敷設期間也應增設功能完備的排水系統，如排水溝；集水井、抽水色別等，規避積水、腐蝕性氣體等影響電纜線路的安全運行。

1.3 電纜線型選擇

在市政工程電纜選型期間，設計人員需從以下兩方面入手：第一，綜合考量電纜材質，在工程成本管控目標允許的情況下選擇銅芯電纜。由于電流在電纜中流通會因阻抗功能而出現損耗情況，使實際能耗量增高，電纜整體發熱，內部絕緣性能下降，為故障或火災事故埋下安全隱患，因此需選用自身發熱量更小的銅芯電纜，保障市政電纜安全運行；第二，遵守電氣線路防火標準，盡量選擇耐火性及礦物絕緣型電纜，降低火災事故發生幾率，實現延長市政電纜運行壽命的目標。

2 市政電氣設計與電纜相關的兩個問題

市政工程電氣系統與其他工程相比，具有用電需求高，實際運行結構、運行環境復雜等特征，在國家節能減排戰略大力推廣的當前背景下，部分市政工程無法使用普通車間變電所，同時因市政工程建設面積大，往往會引發市政低壓電纜長距離供電問題，對市政工程經濟效益及安全效益造成嚴重不利影響。

2.1 保護接零系統故障限制電纜長距離供電問題

市政電力保護接零系統主要就是在電氣設備金屬外殼帶電而出現相線及零線短路的情況下，快速熔斷連接線或啟動電源保護裝置，確保電氣系統安全運行[3]。在保護接零系統中，電氣設備外露部分可連接保護線及接地點，實現全面切除設備故障目標。

在市政工程保護接零系統設計過程中，保護接零系統需選用接地型結構，使保護接零系統配電線路的間接接觸防護動作特征符合低壓配電設計標準。具體而言，保護接零系統防護動作中保護間接接觸電器在標準時間內切斷故障回路動作電流與接地故障回路阻抗度的乘積小于等于導體對地標的電壓。

當前市政工程常用保護接零系統的斷路器需肩負起回路保護電氣的職責，依據國家及有關部門針對低壓配電設計頒布的明文規定，確保斷路器使用期間，被保護線路的短路電流大于短路裝置瞬時或延時電流。

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系統，難以從根本保障電纜安全規范運行。以某市政工程為例，該工程內部變電所現有一臺變壓裝置，依據變壓裝置相保阻抗值、感抗值及電機最大運行電負荷量等參數數值，計算電機正常運行所需電流及工程保護接零接地系統低壓網絡單相接地故障電流。

經過對該市政工程保護接零接地系統的深入研究發現，過長的電纜會直接影響到斷路器運行效果，在電纜實際長度超出斷路器運行規范的情況下，斷路裝置無法及時切斷故障電路，導致接地點存在巨大安全隱患。為更好解決電纜過長對市政保護接零電氣系統設計造成的不利影響，相關設計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電機的方式，控制電機啟動電流。注重保護接零系統保護線直徑面積的增加，確保保護接零系統運行通暢。合理選用變壓器接線方式，在傳統保護接零系統中增設剩余變流保護裝置。

為確保市政工程保護接零系統穩定可靠運行，設計部門還需針對單相負荷及單相負荷比重較重的混合動力回路運行情況，判斷短路裝置運行狀態，制定前期預控故障設計方案，充分發揮出保護接零系統的保護功能。

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引發供電末端電壓下降問題。依據現行供配電系統設計標準，在市政工程供電系統正常運行的情況下，用電設備端子電壓需符合以下需求：第一，電動機電壓應維持在額定電壓5%誤差；第二，在距離變電所較遠且面積較小的工作場所中，應急照明及警衛系統所用電壓可在維持在額定電壓的10%之間[4]。同時，為更好改善供電末端電壓下降問題，設計人員可通過適當增加電纜截面面積，使電壓下降幅度控制在安全范圍之內、增設就地補償裝置，控制實際運行電流，緩解電纜降壓情況等方式，防止電纜過長而引發市政電氣系統運行故障等問題，切實提升市政工程電氣設計方案可行性，為保障市政電氣系統的安全穩定運行奠定堅實基礎。

3 結語

總而言之，市政電氣設計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。為確保電氣設計滿足市政電氣系統節能運行需求，設計人員需認清因電纜實際運輸距離較長而引發的問題，切實提升市政電氣設計電流參數計算重視度，促進市政工程穩定有序建設進程。