高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性研究

劉 國 芳

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

在建筑電氣設計過程中，低壓配電系統具備十分重要的作用，屬于電氣系統的重要環節，若施工不當極易引起安全隱患。高層建筑中電壓負荷量較大，對此，在設計高層電氣系統時應充分做好低壓配電系統的安全設計工作。相較低層建筑，高層建筑具有更多的樓層，用電量會更大，對此高層建筑比低層建筑的電壓負載荷會更多。在高層建筑中，每種電氣數量與種類都會有所增加，這也增大了安全隱患。由此，必須設計更為安全可靠的供電系統。高層建筑主要指的是樓層數量超過10層，總高度超過24 m的建筑，隨著社會的不斷發展，加之受高層建筑結構特點的影響，對其電氣設計也提出了更高的要求。本文分析了高層電氣設計期間低壓配電系統存在的問題，指出了相應的解決措施。

1 低壓配電系統內涵

在當前供電系統中，低壓配電系統占據著十分重要的作用，包括低壓配電器、高壓配電線路以及配電變電所等部分，當電能發生超負荷問題時，電源可以實時切斷，從而更好的保護了電動機。但在實際運行過程中，部分低壓配電系統會因電氣線路以及設備老化等問題引發火災事故，給住宅居民帶來了嚴重的財產損失。對此，施工企業必須做好電氣低壓配電系統的設計工作，選擇配裝漏電保護器以及使用電位聯結等方法，從而保障低壓配電系統的安全穩定運行。

2 影響高層建筑低壓配電系統安全性的因素

一是電線短路裝置，高層建筑的供電系統必須保證安全性，一旦電器出現短路問題應及時修正，有效保護供電設備與供電線路，確保其安全運行。高層建筑低壓配電系統存在多種運行模式，管理人員若沒有充分重視電線等設備的處理工作則會很容易引發接地質量問題，阻礙了電力系統的正常運行。二是設置合理的漏電保護裝置，高層建筑的低壓配電系統很容易發生漏電問題，若無法及時檢測則會導致觸電以及火災等事故問題，為人員與財產帶來不可估量的損失。此時漏電保護可以在人員接觸電流時及時切斷電源，確保其安全性。對此，施工企業應在高層建筑電氣低壓配電系統中合理設置漏電保護裝置。

3 供配電方案安全性分析

一是有效保證配電線路的安全性，供電線路在低壓配電系統中占據著十分重要的作用，設計人員應綜合考慮建筑物性質、施工要求以及施工環境等因素。在操作過程中應避免外部污染物影響線路布置系統。且在鋪設線路時也應避免受到外部的擠壓與沖擊，以免因建筑物伸縮或下沉導致線路損毀問題，降低線路的使用壽命。尤其是高層建筑的消防設備更應采用專業的供電回路系統，在消防水泵、電梯以及排煙風機等設備中設置專門的自動切換裝置，以便在發生緊急情況時可以及時切換，確保供電系統正常運行。除此之外，在地下車庫中也應在墻上安裝應急照明裝置。由于配電箱不具備防水效果，一旦發生火災，配電箱很容易被燒毀。對此，還應設置專門防水防火的裝置放置配電箱，以免發生火災時被燒毀。

二是低壓配電系統中供電方案的安全性分析，高層建筑中帶有大量的電負荷，變壓器數量也為多臺，且還會設置柴油發電機組，這些設備的設置均為了有效保障居民的安全性。在發動柴油發電機組時，若出現10 kV兩進路回路都停電情況時，10 s之內應急發電柴油機組便會自動起動，承擔供電的任務。且若發生火災問題時，應急電源設備也會自動切換至儲備電源設備上，并隨之切除非消防電負荷的供電系統，提升了用電的安全性與可靠性。對此實際操作過程中，若配電系統為兩臺不并列運行變壓器與一臺柴油發電機組組成時，設計人員應深入研究此系統的優缺點，選擇最優的配電系統設計方案，由整體上提升供電系統運行的安全性與可靠性。

三是低壓配電系統的接地保護措施，接零保護與接地保護均屬于高層建筑低壓配電的保護形式，其中接零保護指的是將電力系統中性點與地面直接連接，構成低壓配電系統，此時接零裝置與配電系統的裝置相輔相成。一旦設備發生短路問題，電流會通過接地保護線最終回流至中性接地的地點。不同于接零保護，接地保護與電氣設備關系不大，屬于獨特的接地方式，但在電力系統的實際運行過程中，接零與接地均確保了系統運行的安全性。

4 提高高層建筑電氣設計低壓配電系統安全性的措施

4.1 設置自動切斷電源裝置

高層建筑為了實現安全合理用電，在設計電氣系統時應安裝自動切斷故障設施，以充分降低其對技術人員與財產的損害程度。對此，技術人員在設計電氣方案時應充分結合高層建筑的特點與設備的實際使用情況，做到合理規劃。為了保證電路的安全性，避免受到威脅，還應多種點位連接接地保護裝置，采用TN與YY兩種電氣系統。其中，在電氣系統短路以及電流過大的保護系統中更多采用TN系統，且技術人員還應安裝電流保護器，以防止電流短路與超負荷問題。而對于因外界因素引起的導電問題時則應采用TT系統，且接地保護系統為設備的金屬外殼，當發生漏電等危險情況時，可以確保電流的及時切斷。

4.2 設置主接線安全控制

低壓配電系統類似于大樹的樹干，分為很多分支，且比較廣泛，一旦電力系統出現故障問題時，則會影響整個電力系統的運行。為此，高層建筑中的低壓配電系統取電方式應采用集成方法，以降低工程預算成本。技術人員設計低壓配電系統時，應將其設計為交流反射式的樹干模式，如圖1所示。此種設計模式可以有效保證系統主線的安全性。當高層建筑供電采用集中方式時，應采用放射性供電方法。當一般負荷量供電時，則應結合采用放射式與樹干式的供電方法。

4.3 選擇適合備用電源

當前很多高層建筑會出現區域性停電問題，為了減少停電帶來的不良影響，設計人員應準備一定的備用電源，處于安全性與合理性，采用單臺機組的備用電源額定容量應保持在1 500 kVA以下。同時，確保備用電源在斷電后可以自行啟動，降低因停電引發的損失。發電機組達到一定程度時，應錯開投入時間，為電流的恢復提供一定時間。當供電系統突然停電時，當負荷較大時會引發更大損失，甚至會威脅人們的財產安全。對此，恢復電力系統供電模式后不能直接送電，應延遲1 min左右，之后恢復供電再重復供電，提升發電機組運行的安全性與合理性。

4.4 合理篩選漏電斷路器

電氣設備在電力系統運行期間需要承載更大的負荷量，對此在設計高層建筑的電氣系統時，其要求更高的安全性與可靠性。在電力系統的運行過程中，為了避免發生安全事故問題，應設置漏電斷路器，其可以有效保護低壓配電系統，為漏電設置了有效保護屏障，可以保護整個建筑的電力系統，由此必須對其進行加強防護。在選擇漏電斷路器時，設計人員應充分結合高層建筑的結構情況，明確漏電保護器的額定標準，并在之后的設計與篩選時利用準確數字，且漏電器的額定限流也應大于電力系統發生短路故障時的漏電數值。同時，選擇漏電器時需要通過多種接觸模式加強防護，這樣才可以充分發揮電力設計優勢，確保電力系統的安全穩定運行。除此之外，還應做好漏電器額定電流的選擇范圍，清楚配電系統末端應采用何種種類與何種型號的漏電保護器，確定線路的額定電流數值，且其數值應大于電力系統短路故障時外漏的電流數值，保障電力系統的安全性。

5 結語

隨著國內城市空間的緊密，高層建筑的作用變得越來越重要。但為了最大程度的保證高層建筑中低壓配電系統的科學化與安全化設計，相關工作人員應根據實際情況設計適用的接地保護系統，這樣才可以更好的保障住宅居民的人身與財產安全。