220V/380V民用电气低压配电设计

摘 要

文章从220V/380V民用电气低压配电设计的角度入手，首先研究了220V/380V民用电气低压配电系统的主要工作原理与特点，进而分析了低压配电系统当中，PEN接线截面积的设计工作要点，探讨了PEN接线处理方案的设计与实践，最后从这几个方面入手，研究了低压配电中的安全设计相关问题，希望通过对以上设计要点的关注与重视，达到改善并提升220V/380V民用电气低压配电系统运行质量的目的，希望能够引起同行关注与重视。

【关键词】民用电气 低压配电 PEN线 设计

对于我国而言，民用电气的发展始于上世纪80年代，特别是随着改革开放进程进一步推广，现代科学技术的发展与完善，我国的民用电器也开始与国外电气配电领域相互配合习作，展开了密切的技术交流以及合作。从民用用电的角度上来说，当前广泛采取的配电模式为基于220V/380V的民用电气低压配电系统，即TN-C系统。结合相关的实践工作经验来看，认为220V/380V民用电气低压配电系统的应用优势主要体现在：操作简便，结构简单，成本低廉，故而在当前的实践工作中得到了相当广泛的应用。为了进一步提高220V/380V民用电气低压配电系统的运行质量以及运行稳定性，就要求从多个方面入手，做好对220V/380V民用电气低压配电关键环节的设计工作。本文即尝试针对这一问题展开详细分析与探讨：

1 220V/380V民用电气低压配电系统运行原理分析

对于220V/380V民用电气低压配电系统而言，主要工作原理可以概括为：将电力设备中配电板牙器的低压侧中性点直接做接地处理，然后通过引入PEN线的方式进行单相以及三相负荷的混合处理，以满足系统低压配电的具体要求。

结合相关实践工作经验来看，220V/380V民用电气低压配电系统的主要特点表现为：首先，中性线上一点与大地保持直接连接关系；其次，低压配电系统外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地；最后，PE线与N线连接。在这种结构模式下，PEN线除了发挥PE中性线的职能以外，还具有N保护线的功能，由此可以节约一根导线，在提高整个220V/380V民用电气低压配电系统运行稳定性的同时，兼顾经济性优势的实现。同时，还需要特别注意的问题是：其一，由于220V/380V民用电气低压配电系统所对应的三相负载不平衡，工作零线上有不平衡电流，对地有电压，所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压；其二，由于220V/380V民用电气低压配电系统干线上使用漏电保护器时，工作零线后面的所有重复接地必须拆除，否则漏电开关合不上；而且，工作零线在任何情况下都不得断线。故从这一角度上来说，认为工作零线只能让漏电保护器的上侧有重复接地。。

2 PEN线截面积设计要点分析

在展开对220V/380V民用电气低压配电设计工作的过程当中，PEN线设计的重要性与相线设计重要性是基本一致的。结合以往的实践工作经验来看，在低压配电系统出现相线运行故障的情况下，为了最大限度的规避电力设备运行的相关故障，可以通过切断电力设备通电的方式实现。但，从PEN线故障角度上来说，在故障发生后，会迅速导致电力设备的正常运行受到不良影响，更关键的是故障范围有可能进一步扩大，周边电力设备也有可能发生烧损问题。从PEN线相对于220V/380V民用电气低压配电设计工作的价值来看，除需要发挥低压配电系统N线（中性线）职能的目的，更需要确保配电系统所出现的不平衡电流能够稳定且安全的通过。与此同时，PEN线还需要发挥低压配电系统PE线（保护线）职能的目的，确保整个220V/380V民用电气低压配电能够处于安全保护的状态下。结合以上分析认为：在220V/380V民用电气低压配电PEN线设计过程当中，做好以截面积为主的相关状态参数的确定工作，是本环节设计的重点所在。

结合我国现行的民用电气低压配电设计标准来看，对于低压配电系统中的PEN线而言，截面积的取值有一定的标准：以三相四线制典型的220V/380V民用电气低压配电PEN线而言，在配电系统相线截面积≤16.0mm²的情况下，配电系统PEN线应当按照相线标准，选择材质一致、截面积一致的导线；在配电系统相线截面积取值在16.0mm²～35.0mm²的情况下，配电系统PEN线应当按照相线标准，选择材质一致、截面积为16.0mm²的导线；在配电系统相线截面积35.0mm²的情况下，配电系统PEN线应当按照相线标准，选择材质一致、≤1/2截面积的导线。在此基础之上，在核定截面积取值标准的情况下，还应当按照如下算式标准进行评估：

（1）

注：在该计算式当中，“s”代表低压配电系统PEN线所对应的横截面面积（单位：mm²）；“p”代表低压配电系统所对应的导体直流电阻率（单位：Ω·m）；“I”代表低压配电系统电流取值（单位：A）；“L”代表低压配电系统设计中所对应的导线来回长度取值（单位：m）；“u”代表低压配电系统加载于导线两端的电压取值水平（单位：V）。

3 PNE线与用电设备接线设计要点分析

对于220V/380V民用电气低压配电系统而言，除了需要做好对PEN截面积等关键参数的设计工作以外，还应当确保PEN线与用电设备之间连接关系的稳定、可靠。设计阶段需要关注的问题包括两个方面：其一为结合220V/380V民用电气低压配电的实际特点与运行工况，设计合理的接线处理方案，其二为在接线处理方案条件下做好接线与设备之间的安装处理工作。具体分析如下：

（1）从接线处理方案的设计角度上来说，在220V/380V民用电气低压配电进行PEN线接线设计工作的过程当中，要求现场工作人员集中进行理论与技能的学习。在对多股导线进行连接的过程当中，需要使用镀锌铜接头对线路进行压接处理，且接线端子与接线柱的连接仅需要通过一根独立导线连接实现。若受到客观因素影响，需要使用两根导线对接线柱与接线端子进行连接，就需要在连接导线中间加装平垫片。同时，导线编排应当遵循竖直横平的基本工作原则，剥线头中确保确保线头长度取值一致。在导线与接线端子连接后安排专人进行检查，确保连接位置无裸露导体。最后，导线连接位置以及铜接头区域需要使用与导线线路颜色一致的绝缘胶布进行包扎，做好相应的防护工作。

（2）从接线与设备之间的安装处理角度上来说，在220V/380V民用电气低压配电接线设计过程当中，为了确保接线质量的可靠与安全，要求做好以下几个方面的施工控制措施：首先，设备安装前需要将箱体平直确保箱体与墙体之间没有缝隙，将箱体内存在的杂物以及砂浆进行彻底清洁；其次，确保在接线设备安装过程当中，箱体布线的有序性，避免发生线头裸露方面的问题，根据设计方案做好箱体外壳的开孔工作；最后，需要对线盒的埋深进行控制，不应当出现埋深过高或标高明显差异的问题。

4 低压配电系统安全设计要点分析

需要注意的一点是，由于220V/380V民用电气低压配电的使用区域具有一定的特殊性，多以住宅小区为主，此类型应用现场人员密集，设计阶段若不对安全问题加以重点考量，很有可能会导致220V/380V民用电气低压配电运行期间发生安全故障，引发严重的经济损失以及人身损失。结合相关的实践工作经验来看，认为对于220V/380V民用电气低压配电而言，安全设计的着眼点包括以下几个方面：其一为重复接地设计问题，其二为熔断器设置问题；其三为漏电保护设置问题；其四为防雷接地设置问题。具体设计要点总结如下：

（1）从220V/380V民用电气低压配电系统所对应的重复接地设计角度上来说，在PEN线做重复接地处理的过程当中，为了确保整个系统运行的安全可靠，应当按照≤10.0Ω的标准对接地电阻取值进行控制，以达到减轻配电系统在意外断线或者是烧毁情况下出现的损失。同时，对于确保配电系统在故障状态下工作人员的人身安全而言同样意义重大。

（2）从220V/380V民用电气低压配电系统所对应的熔断器设置角度上来说，现行行业标准当中要求，220V/380V民用电气低压配电系统PEN线性能完好，质量可靠。这一要求下认为PEN线上不得再多设置熔断器装置或者是相关的单极开关。同时，对于低压电网而言，也不能够支持两种系统的同时运行。从这一角度上来说，在一方电网处于零保护状态的情况下，整个低压配电系统当中的其他相关用电设备都应当做接地处理，以避免电气设备受到接地故障或短路故障的影响发生安全事故。除此以外，也能够避免零保护电气设备金属外壳因出现相电压而对工程作业人员的生命安全产生不良影响。

（3）从220V/380V民用电气低压配电系统所对应的漏电保护设置角度上来说，结合整个低压配电系统的实际运行工况，设置相应的漏电自动开关有着相当重要的意义与价值。结合工程实践分析认为，将漏电保护引入220V/380V民用电气低压配电系统当中的主要目的在于：在低压配电系统电路发生安全事故的情况下，发挥对整个电路的保护价值。即便配电系统相关设备出现硬件烧损等严重问题，也能够使相关操作人员的人身安全得到可靠的保障。但，需要特别注意的一点是，结合我国现行低压配电系统设计标准来看，在农村地区的220V/380V民用电气低压配电设计工作中，漏电保护器不能够直接装设于线路当中。该工况下，应当采取的处理方案为：在220V/380V民用电气低压配电系统当中，一方面做好对PEN线的重复接地处理，另一方面做好对配电系统负荷端的系统转化工作，将原有的TN-C接线系统转变为TN-C-S接线系统，在TN-S部分设置漏电保护，以确保低压配电系统的运行安全。

（4）从220V/380V民用电气低压配电系统所对应的防雷接地设置角度上来说，在防雷设置中，具体应该从以下方面进行：加强对民用电气低压配电工程施工人员的职业技能培训和学习；要做到在配电设备安装过程中的搭接焊处、焊缝饱满、平整，以及对立焊和仰焊等焊接技术进行相关培训学习；在电气低压配电工程施工中，对焊缝不合格的要进行补焊或重焊，而且焊接后要立即清除焊渣以及刷防锈漆；据GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》的相关规定，对低压配电设计中要搭接焊接的避雷引下线，要求其搭接长度为圆钢直径的6倍，所以不允许用螺纹钢代替圆钢作搭接钢筋。

5 结束语

综合以上分析认为：为了确保220V/380V民用电气低压配电系统运行性能的稳定，确保其动作响应的安全性，就需要在做好PEN接线截面积设计工作、PEN接线处理方案设计工作、低压配电安全设计等相关工作的基础之上，要求设计人员以及施工人员认真严格的遵守低压配电系统相关的设计标准与规范，加强对设计方案合理性的评估，重视对工程量的管理工作，在合理降低压配电系统线路运行损耗的同时，兼顾综合效益的实现。

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作者单位

中国航空规划建设发展有限公司 北京市 100120

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