建筑電氣設計中低壓配電系統安全性分析與闡述

周　健

（合生創展集團上海同振投資咨詢公司，上海 200129）

建筑電氣設計中低壓配電系統安全性分析與闡述

周健

（合生創展集團上海同振投資咨詢公司，上海 200129）

在高層建筑當中，建筑電氣低壓配電系統安全性成為了設計工作中重點，同時也是低壓配電系統中至關重要的一部分。高層建筑電氣設計工作比較復雜，低壓配電系統角色非常重要，在設計時候要特別注意其安全性。本文主要闡述了低壓配電系統的接地保護方式，分析了建筑電氣設計中的一些問題，詳細探討了低壓配電的接地保護設計，最后分析了接地保護中剩余電流動作保護器的挑選方案。

電氣設計；低壓配電系統；高層建筑；安全性；接地保護設計

根據建筑電氣設計有關規定，高于27 m的建筑或高于24 m的公共建筑，都會被定義為高層建筑。無論是住宅建筑還是公共建筑，都會使用到較多的電氣設備，因此這就要求高層建筑電氣設計具有一定的安全性，只有經過系統化、安全的設計，才能確保建筑供電的高質量和安全性。

1　低壓配電系統安全性概述

建筑供電是否安全可靠，在電氣設計中至關重要。設計時，要根據建筑的使用情況以及該建筑的用電負荷情況，以實際情況為主，確定電氣設計的供電模式。敷設場地要防止灰塵聚集、外部熱源腐蝕所帶來的影響，避免因為使用、敷設過程中遭受振動沖擊，進而使建筑產生沉降伸縮現象，造成一系列的經濟損失。各類建筑必須采用專用供電回路的消防用電設備，當消防電梯、消防加壓送風機設備運行時，在末端配電箱所在的位置設置雙電源自動切換裝置，符合配電線路敷設規范要求。施工時要做好防火對策，如果在配電箱周圍發生火災事故，配電箱就會遭受火災侵蝕，因此，在設計配電箱時，配電間的設置是必須要求，其也能保證為應急照明提供安全可靠的電源。在公共建筑電氣設計當中，要設置要求較高的電纜電線以及基礎設施，確保這些電纜電線試驗方法是完善的，而且產品標準與國際產品標準接軌。低壓配電部分系統如圖1所示。

圖1　低壓配電部分系統圖

本文主要比較、分析了一臺柴油發電機以及比較常見的兩臺變壓器，不并列運行所組成的一種供配電系統，主要目的是為了選擇實際工程項目中最優的供配電設計方案，促進供電可靠性、安全性的提升。

第一，柴油發電機組與低壓母線、變壓器無關聯，各自運行。此種方式的優點在于不用連鎖，柴油發電機也不會給市里倒送電。此種方式也存在缺陷，主要缺點在于如果市里平日里停電的話，柴油發電機則無法進行一般性負荷供電；日常中三段母線也未存在電量。此外，電纜故障情況以及斷路器故障情況也難以被發現。

第二，處理三段母線未存在電量的情況。如圖2所示，由負載母線1段引出電源，輸送給負載母線2段。旁路輸入、交流輸入兩者之間需要輪流替換實現，目的是為了確保柴油發電機不會向市里倒送電。

圖2　變壓器低壓母線電路示意圖

第三，為了促進柴油發電機作用得到最大的發揮，即一旦市里停電，可以有效解決無法進行一般性負荷供電的問題。因此，在柴油發電機方面，不安排母線配置，而是將母線與變壓器母線聯合使用。這一方法實施起來也產生相應的問題，如果TM1變壓器遭受故障或者進行檢修，就會斷開QL，當3QF合閘時，正好是市里停電時期，柴油發電機就會自己開啟，因為斷開QL，無法實現一級負荷供電。另外，為了確保柴油發電機自己成功開啟，一段母線必須失壓斷開一般性負荷，主要目的是為了防止跳閘現象的發生，避免電壓電網波動，降低對供電的不利影響，促進供電安全性、可靠性的提升。

2　低壓配電系統接地保護概況

2.1低壓配電IT系統

就目前而言，高層建筑電氣設計中，低壓配電IT系統這種形式是一種比較先進的低壓配電系統接地保護，其帶電區域的電源端口，通常情況下是沒有配置接地保護裝配的，而是在帶電區域的電源端口設置了高電阻、電抗，最終實現接地保護。此外，供電設備正常運行時，有時候會發生漏電情況，因此，用電設備的外部導電部分，需要設置接地保護裝配，來嚴格處理漏電情況。低壓配電IT系統能夠提升電氣系統供電的穩定性，而且能達到良好的安全效果。低壓配電IT系統，通常情況而言，適用于要求較高的大型建筑當中，或者是需要連續供電的高層建筑當中。國內大部分的企業供電都使用接地保護方式來實現安全供電，確保供電的安全性。

2.2低壓配電TT系統

低壓配電TT系統是另外一種建筑電氣系統常用的接地形式。應用TT低壓配電系統，會設計科學合理的電源中性點處直接接地保護裝配，在運作的電氣設備外部導電裝置中，其設置的采用與中性點相類似，同時還設計了直接接地保護裝置。將低壓配電TT系統應用于建筑電氣系統接地保護時，有效確保供電系統安全運行，建筑電力整個系統的PE線與N中性線兩者之間，通電關系是不存在的；采用該TT系統，在運行時，PE線通電情況是不存在的，因此無法傳輸電力。而在實際情況當中，低壓配電TT系統可以用于對供電要求較低或者電壓容量需求相對比較低的建筑中。這種形式的接地保護，在農村中的應用較為廣泛，在一些城市當中也存在著TT系統這種形式的供電系統。

2.3低壓配電TN系統

除了IT、TT系統之外，另外還有一種建筑電氣接地形式，即TN系統。這種系統實施起來比較復雜，在設計該系統過程中，需要采用一根良好的保護線，將多個需要保護的電氣設備連接起來，進而合并設計保護裝置。在連接時，要將各個中性點連接在一起，這是不可或缺的。在低壓配電TN系統模式當中，TN-C、TN-C-S、TN-S 這3種模式是比較有效的，需要依據統一的低壓配系統中的保護線、中性線，最后合并設置。TN系統中的3種有效模式，各自都存在著局限性和特點，其中TN-S系統，俗稱三相五線制供電系統，可以應用于比較密集的數據區域，或者是縝密的電子設備管理領域。TN-C系統，俗稱為三相四線制供電系統，在實際操作中，比較簡單，而且容易。TN-C-S系統，可以應用于礦業領域或者工業領域當中。

3　建筑電氣設計中低壓配電系統接地保護設計

3.1探討接地保護設計的安全性

設計高層建筑電氣，需要綜合考慮的方面有很多，其中最重要的還是要著重考慮人身安全問題。確保施工人員的人身安全，還要確保用電人員的人身安全，其次也要著重考慮財產安全問題。為了保障建筑電氣中供電的安全性，通常情況下，建筑電氣設計中，都會設計自動切斷故障點，也就是所謂的接地保護裝置，以此種方式來確保供電的安全性，為建筑電氣運作提供安全可靠的保障基礎。在一些樓層比較高的建筑當中，其電氣的設計，需要根據建筑所處的位置、電氣設備的運用情況、接地形式及電路保護裝置設計等各個方面來綜合確定接地保護裝置的設計，這樣才能有效避免外部危險電壓所帶來的不利影響，為整個高層建筑內部的供電運作提供安全保障。

3.2探討接地保護模式的應用

IT、TT、TN 3種低電壓配電系統模式，是非常具有參考價值的3種接地保護模式。其中IT模式的低壓配電系統，在設計接地保護裝置時，會中斷用電設備外部的導電部分，從而發出警報，引起人們的注意，及時快速的將問題解決。TN模式的低電壓配電系統模式，在接地保護裝置設計中，其裝置大部分都屬于金屬裝置，如果發生障礙，會產生較大的電流。因此，TN系統能夠適當保護較大電流的裝置，防止引起過大的經濟損失，確保供電的安全性。TT模式的低壓配電系統，在設計接地保護裝置時，大部分都屬于地外保護裝置，這樣便于保障電路的安全運行，適當地切斷故障回路電流。

3.3剩余電流動作保護器的挑選

第一，在剩余電流動作保護器的挑選方面，要確保整體配電系統中末端剩余電流動作保護器頂級能量的安全性，要達到相應的標準規范。第二，故障電路中應當注意電流的流通要小于整體的額定電路電流。第三，剩余電流動作保護器在安裝過程中，要保證整體電路末端用電設備，要注意整體電路的分支線，這樣便于有效控制保護動作時間差距。

4　漏電斷路器的選擇

觀察電力系統實際運行情況，可以發現漏洞斷路器的作用非常重要，有效應用漏電斷路器可以防止發生不必要的事件。低壓配電系統中，漏電第二道保護放線，對高層建筑安全用電起著非常重要的作用，不論怎么增強保護力度都不算過分。設計建筑電氣時，漏電保護器的選擇以及配置至關重要，應用之前，要高度關注漏電斷路器的種類，選擇一定合理范圍內的漏電斷路器額定電流，在選擇過程中要清楚認識到高層建筑低壓供配電的實際情況，其末端的漏電斷路器的型號規格以及種類等，清楚記錄漏電斷路器的標準額定電流值，所選擇的漏電斷路器額定限制電流應當高于電力系統發生斷路外漏時的電流值。

5　結 語

高層建筑電氣設計當中，要合理科學地選擇合適的接地保護系統，確保低壓配電系統的安全性，與此同時還要充分地認識及正確地理解TN、TT、IT這3種接地保護模式。此外，更需要注意高層建筑電氣設計中電網線路的施工安裝、用電循環的電氣設備挑選過程，系統地設計高層建筑電氣中低壓配電系統，比如：在高層建筑電氣設計中，配置漏電保護器，設計接零保護與接地保護，加重每層的防護，目的就是為了確保供電的安全性，確保高層建筑電氣低壓配電系統有效運行、健康發展，最終保障人身安全和財產安全。

主要參考文獻

［1］楊詩偉.高層建筑電氣低壓配電系統安全性設計研究［J］.價值工程，2015（5）.

［2］段東辰.試析建筑電氣的供配電設計［C］//世紀之星創新教育論壇論文集，2016.

［3］王仕濤.對高層建筑電氣工程供配電系統設計分析［C］//世紀之星創新教育論壇論文集，2016.

［4］李磊.淺談建筑電氣中供配電線路的設計方法［C］//世紀之星創新教育論壇論文集，2016.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.14.064

TU976.1

A

1673-0194（2016）14-0095-02

2016-06-20