低壓配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的安全性分析

單帥

摘要：低壓配電系統(tǒng)是高層建筑電氣設(shè)計(jì)的重要部分，隨著樓層的增加，整個(gè)建筑中的各種安全問(wèn)題就凸顯出來(lái)。建筑物越高，各個(gè)樓層的電氣設(shè)備越會(huì)增加，使整個(gè)建筑的電氣設(shè)計(jì)變得復(fù)雜而繁瑣。高層建筑的電氣設(shè)計(jì)不僅要考慮建筑整體供電的穩(wěn)定性，還要滿足電氣設(shè)備的使用，所以對(duì)于高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全分析十分必要。

關(guān)鍵詞：低壓配電系統(tǒng)；高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；安全性；建筑物；電氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM862 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0117-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.057

1 高層建筑物低壓配電系統(tǒng)常見安全事故

我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，越來(lái)越多的建筑開始聳立，造成我國(guó)土地資源越來(lái)越稀缺。所以，為了緩解這種土地危機(jī)，越來(lái)越多的建筑開始向空中發(fā)展。隨著我國(guó)高層建筑的不斷涌現(xiàn)，相關(guān)的安全問(wèn)題也凸顯出來(lái)。其中比較普遍的問(wèn)題就是用電的問(wèn)題。高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，一個(gè)重要的組成部分就是低壓配電系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)在整個(gè)高層建筑的電氣運(yùn)行過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。低壓配電系統(tǒng)由配電變電所、配電變壓器、控制保護(hù)設(shè)備等部分組成。主要用來(lái)對(duì)電的使用進(jìn)行分配，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)就自行切斷，確保電源線路和電動(dòng)機(jī)的安全和完好無(wú)損。但是，近些年來(lái)，高層建筑的低壓配電系統(tǒng)經(jīng)常性的出現(xiàn)安全問(wèn)題。究其原因，主要是一些配電系統(tǒng)安裝人員自身的專業(yè)素質(zhì)不夠硬，而且選用的電氣產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，同時(shí)又對(duì)高層建筑中的電氣線路和設(shè)備等檢查不及時(shí)，導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)經(jīng)常性的漏電，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)引發(fā)火災(zāi)，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)很大的威脅，因此我們可以看到低壓配電系統(tǒng)在高層建筑中的重要性。

2 低壓配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的安全性

2.1 供電線路的安全分析

供電線路在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮建筑物的材料、性質(zhì)、環(huán)境以及電氣設(shè)備等各個(gè)方面，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)腐蝕線路等問(wèn)題。在高層民用建筑中，消防用電設(shè)備應(yīng)該采用其專門的供電線路，消防控制水泵、消防調(diào)度室、消防控制室、消防電梯等這些成套的設(shè)備的供電，都應(yīng)該在最末一級(jí)的配電箱處設(shè)置自動(dòng)的切換裝置。而且電路的設(shè)置必須要符合相關(guān)的規(guī)定，不能私自改變電路設(shè)計(jì)或者說(shuō)不按規(guī)定設(shè)計(jì)。對(duì)于地下室車庫(kù)的照明配電應(yīng)該拋棄以往那種將直接裝在車庫(kù)墻上的做法，而應(yīng)該更加謹(jǐn)慎，應(yīng)該設(shè)置專門的配電間來(lái)放配電箱，這樣可以防止一旦火災(zāi)發(fā)生在配電箱附近，引起配電箱的著火。

2.2 配電方案的安全性分析

一般的高層民用建筑的變壓器往往在兩臺(tái)以上，而且還配置有一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。對(duì)于柴油機(jī)組，有一定的啟動(dòng)要求。一般來(lái)講，當(dāng)兩進(jìn)線回路都停電的時(shí)候，柴油機(jī)組此時(shí)作為應(yīng)急電源，必須要在10秒內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)，這樣它才能負(fù)擔(dān)起重要的負(fù)荷的供電。而且為了保證消防用電的可靠性，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，要求能夠自動(dòng)切斷非消防負(fù)荷的用電，所以我們應(yīng)該對(duì)常見的變壓器和柴油機(jī)組組成的配電方案的安全性進(jìn)行充分的分析，這樣才能提高低壓配電系統(tǒng)配電方案的安全性。

3 高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的低壓配電系統(tǒng)接地設(shè)置

3.1 接地安全保護(hù)設(shè)計(jì)

對(duì)于高層建筑物的電氣設(shè)計(jì)要考慮多種方面的因素，其中放在首位的應(yīng)該是人身安全。這里所講的人身安全，不僅指在建筑物中工作或者生活的用電人民的人身安全，而且還包括在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)安裝時(shí)工作人員的人身安全。高層建筑物因?yàn)闃菍颖容^高，而且建筑物內(nèi)人員比較多，發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)撤退疏散也需要很長(zhǎng)的時(shí)間?；谶@種情況考慮，一般的高層建筑物在設(shè)計(jì)電氣設(shè)備時(shí)，都要保證有相應(yīng)的可以自動(dòng)切斷故障點(diǎn)的裝置設(shè)備，這就是我們平時(shí)所提到的接地保護(hù)裝置。有了接地保護(hù)裝置，可以為高層建筑的用電安全提供保障。當(dāng)建筑物內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，接地保護(hù)裝置可以自動(dòng)切斷故障點(diǎn)的用電，給人們的安全帶來(lái)可靠的保障。而接地保護(hù)裝置設(shè)計(jì)安裝時(shí)，都要充分考慮建筑物的地形、電氣設(shè)備、電路保護(hù)裝置等因素，只有這樣才可以盡量避免因?yàn)橥獠康牟焕蛩貙?duì)高層建筑物的電路運(yùn)行帶來(lái)的危險(xiǎn)。

3.2 低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)模式

在高層建筑物電氣設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)中，接地保護(hù)裝置一般有三種比較有用且常見的模式。這三種模式分別是IT、TN和TT模式。下面我們對(duì)以下三種模式進(jìn)行具體分析：

3.2.1 IT模式。TT系統(tǒng)通常也被稱為接地制，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)N沒有特殊的要求，它主要是指每一根電氣設(shè)備的PE線以及電源的接地線要保持各自獨(dú)立接線的狀態(tài)。在這樣的情況下，如果某一個(gè)金屬設(shè)備出現(xiàn)了故障問(wèn)題使得線路中的電壓出現(xiàn)了不穩(wěn)定的波動(dòng)，那么這種系統(tǒng)就能夠有效地阻止這種情況的出現(xiàn)，這種特性不僅使得共用低壓配電電網(wǎng)的負(fù)載需求得到了滿足，而且對(duì)于村落中的居民用電的特點(diǎn)比如負(fù)載阻抗較小、分散度較高以及設(shè)備比較容易出現(xiàn)故障等能夠較好地適應(yīng)并解決，因此這種系統(tǒng)在我國(guó)農(nóng)村居民配電系統(tǒng)中運(yùn)用較為廣泛。

第一，TN-C系統(tǒng)。TN-C系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是中性線和保護(hù)線是合為一體的，并且和設(shè)備的金屬外殼一起接地。在電流的正常輸送過(guò)程中，TN-C系統(tǒng)可以承載少量額外的諧波電流。其運(yùn)行的過(guò)程主要是通過(guò)供電設(shè)備的外殼將N、PE互相連接起來(lái)形成一個(gè)整體，即PEN線。如果電路出現(xiàn)了故障，PEN線可以通過(guò)保護(hù)接零形成一種對(duì)地的高伏電壓，這樣對(duì)于因?yàn)殡娐饭收纤斐傻碾姎庠O(shè)備的損害可以得到一定程度的減少。但是這種方法所連接的PEN線也有一定的缺陷，如果在接線兩端的壓差比較大或者是變化較快，那么由于雙向?qū)ㄌ匦詴?huì)非常容易發(fā)生電位的不正常轉(zhuǎn)移，如果中性線的電壓達(dá)到了一個(gè)限度，就會(huì)造成接線和電氣設(shè)備被燒壞的情況。因此這種系統(tǒng)對(duì)于供電需求比較精確的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)并不適用，但是由于它的安全性比較強(qiáng)，在相對(duì)穩(wěn)定的供電系統(tǒng)中運(yùn)用較為廣泛。

第二，TN-S系統(tǒng)。在TN-S系統(tǒng)中，保護(hù)線和中性線是互相隔離開來(lái)的，在這種情況下，PE線本身是沒有正常的電流通過(guò)的，那么它的外殼也就不會(huì)帶電，這種系統(tǒng)用在居民以及要求較為精密的設(shè)備供電工作中比較多，同時(shí)安全性也比較高，但是它還是有一定的缺陷存在，當(dāng)出現(xiàn)對(duì)地短路和故障電壓擴(kuò)散的情況時(shí)，這種系統(tǒng)并不能很好地進(jìn)行解決，這種系統(tǒng)的N線上通過(guò)三種成分電流，它們分別是諧波電流、三相不平衡電流和單項(xiàng)工作電流，因?yàn)檫@三種電流是同時(shí)在N線上通過(guò)的，因此它所產(chǎn)生的絕對(duì)值一般比較大，另外，如果增加N線的線路，N線的阻抗會(huì)隨之變大，而連接點(diǎn)處也存在阻抗，這兩個(gè)因素會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生相應(yīng)的電壓降，在日常工作中會(huì)有電擊的危險(xiǎn)。

第三，TN-C-S系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)是我國(guó)居民建筑較常用的低壓配電接地系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，中性線和保護(hù)線的連接情況是屬于一部分合并、一部分分離的狀態(tài)。它主要是先通過(guò)合并的線路將電力從變壓器接到居民樓，再通過(guò)分離的線路進(jìn)行各家各戶的供電，這種接地系統(tǒng)不僅有效提升了接線方式的可操作性，而且具備較高的安全性。但是這種接地系統(tǒng)要及時(shí)對(duì)其接地端做好保養(yǎng)和定期檢查的工作，避免不必要的損失出現(xiàn)。

3.2.2 TN模式。在這樣的接地保護(hù)模式中，首先需要將整個(gè)建筑物的電氣設(shè)備外殼都連接到一根保護(hù)線上去，同時(shí)低壓配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)之間也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的連接。另外，具體來(lái)分，NT模式還可以再分為TN-C、TN-S和TN-C-S這三種。從整體上來(lái)講，這三種模式都各有利弊，TN-S適用于數(shù)據(jù)處理以及精密的電子儀器或者是有危險(xiǎn)易爆的場(chǎng)合，而TN-C-S一般常見于工礦企業(yè)這樣的大型企業(yè)的供電線路中。

3.2.3 TT模式。采用這種模式的低壓配電系統(tǒng)，它的電源的中性點(diǎn)處會(huì)進(jìn)行恰當(dāng)合理的直接接地保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)。一般這樣的模式適用于城市公路的供電系統(tǒng)中。

3.3 接地保護(hù)設(shè)計(jì)中的漏電斷路器分析

在高層建筑物進(jìn)行接地保護(hù)裝置時(shí)，漏電斷路器可以說(shuō)是必不可少的設(shè)備。但是對(duì)于那些漏電斷路器的選擇也要對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行分析后再?zèng)Q定選用哪種斷路器。在進(jìn)行漏電斷路器選擇的時(shí)候，還要充分考慮到斷路器的額定動(dòng)作電流。因?yàn)轭~定動(dòng)作電流的選擇與低壓配電系統(tǒng)中的漏電斷路器的電擊量要匹配，不然會(huì)帶來(lái)很大的危險(xiǎn)。一般來(lái)講，電氣系統(tǒng)中泄露的正常的電流會(huì)比漏電斷路器的額定動(dòng)作電流要小，這樣才會(huì)保證電路電壓不受損害。

對(duì)于如何提高高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全問(wèn)題，任重而道遠(yuǎn)。第一，相關(guān)的工作人員一定要依照有關(guān)規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)和安裝。同時(shí)有關(guān)部門對(duì)這些相關(guān)工作人員自身的素質(zhì)和職業(yè)修養(yǎng)一定要更加重視，定期對(duì)他們進(jìn)行培訓(xùn)，保證他們能夠有更高的工作水平和規(guī)范化的操作。這樣不僅可以保證建筑物電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的安全可靠，而且對(duì)他們自己的人身安全也有一定的幫助；第二，施工單位也應(yīng)該保證使用合格的電氣設(shè)備，不要為了降低成本貪圖便宜使用那些劣質(zhì)的不合格的產(chǎn)品，這樣會(huì)帶來(lái)無(wú)窮的后患；第三，用電人員也要規(guī)范用電，不要隨意私改線路，這樣容易導(dǎo)致電流電壓不穩(wěn)，產(chǎn)生意想不到的危險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)上面的討論，已經(jīng)明確了高層建筑中低壓配電系統(tǒng)的內(nèi)涵、特點(diǎn)、容易發(fā)生的事故等；緊接著對(duì)低壓配電系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了分析，從它的供電線路、供電方案等方面進(jìn)行了深入的了解；對(duì)接地保護(hù)裝置進(jìn)行了分析，包括它的模式、特點(diǎn)等；本文又對(duì)高層建筑中漏電斷路器的選擇進(jìn)行了探討，至此對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了徹底的探究。但是僅僅有這些分析探究是不夠的，理論上的知識(shí)必須應(yīng)用到實(shí)踐中才會(huì)對(duì)問(wèn)題的解決有所幫助。所以，我們?cè)谶M(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)時(shí)，一定要對(duì)其安全性進(jìn)行徹底的分析和探討，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行解決，確保在進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝施工后，能夠給人們帶來(lái)極大的方便，盡量消除高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)中存在的隱患，確保人民的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

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