高層建筑電氣設計中低壓供配電系統安全性分析

任俊　張倩

摘? 要：在整個高層建筑體系當中，電氣設計工作在其中發揮著舉足輕重的作用。在電氣設計過程中，要想使電氣系統處于持久、穩定的運行狀態，低壓配電系統在其中發揮著關鍵性作用。該文結合自身多年從業經驗，首先對高層建筑電氣設備供配電系統配電負荷以及配電線路的安全性問題作一分析，根據既往設計經驗，分析并驗證了簡易圖解明確干線首端保護器分支線的長度。

關鍵詞：高層建筑;電氣設計;中低壓供配電系統;安全性

中圖分類號：TU97? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

建筑供配電系統在實際運行中，能否始終處于穩定、可靠狀態，直接影響甚至決定著人身與生產安全，無論發生何種事故，其所造成的損失都是難以被估量的。所以，在整個電氣設計過程中，供配電系統的安全性為其重要環節。針對電力負荷來講，其依據中斷供電所造成的損失以及對整個供電可靠性所產生的影響，可劃分為1～3級。在整個建筑電氣設計架構當中，主要有2種比較常用的電源，其一為EPS應急電源，其二是柴油發電機組，該文就低壓供配電系統的安全性設計策略進行探討。

1 供配電方案的安全性

在諸多高層民用建筑當中，存在著許多級別的負荷，其中，最為常見的是一、二級負荷，另外，在具體的變壓器臺數上，通常情況下，需≥2臺，除此之外，還專門設置1臺與之相匹配的柴油發電機組。針對柴油發電機組而言，其基本的啟動要求是：針對10 kV兩進線來講，如果其回路都處于停電狀態，那么針對此時的柴油發電機來講，其被當作應急電源，于大約10 s內以一種自動的方式而啟動，主要負責將電能供給重要負荷;此外，為了避免出現消防用電在具體的可靠性上被降低的情況，如果出現火災，需可以以一種自動方式將非消防用電負荷切除掉。針對此需要，該文圍繞2臺變壓器（不并列運行）與1臺柴油發電機，由此組建多類型的供配電系統方案，對比其優缺點，為現實工程設計提供依據與參考。（1）柴油發電機組的低壓母線與變壓器的低壓母線無關聯性，各自獨立。這樣設計的主要優點為無需聯鎖，柴油發電機也不會將市電倒送，但也有不足的地方，即當市電出現停電情況時，柴油發電機難以向一般性負荷供電，此外，對于Ⅲ段母線來講，其在日常當中處于無電狀態，其電纜、斷路器有無故障，較難被準確發現。（2）為了能夠從根本上將Ⅲ段母線在日常當中不帶電問題給有效解決掉，從變壓器所對應的低壓母線所輸出的一路電源，被送至Ⅲ段母線。在此過程當中，4QF斷路器對電氣聯鎖進行設置，除此之外，還對機械聯鎖進行設置，以此來為整個柴油發電機不出現向市電倒送的情況提供保障，此種設計的不足之處為：在日常市電處于停電狀態時，柴油發電機難以向一般性負荷供電。

2 供電線路的安全性

2.1 供電線路安全的設計

針對供電電源來講，如果其能夠較好地滿足電力負荷的相關要求，那么針對此時的供電線路而言，其可靠、安全運行至關重要。在敷設供電線路時，究竟選擇何種方式，需要依據建筑物的各種因素來確定，象具體要求、相關性質、環境特征及用電設備的實際分布情況等。此外，還需要指出的是，還需要最大程度地消除由于灰塵聚集、存在污染物、腐蝕及外部熱源等情況而影響到整個布線系統。除此之外，在敷設線路及實際使用中，需要從根本上預防外界應力作用所造成的各種損傷，象振動、沖擊以及建筑物的伸縮等。另外，針對高層民用建筑的各種消防用電設備來講，需要根據現實需要，選擇一些專門設備來進行供電，象防排煙風機、消防水泵、供電回路、消防電梯及消防控制室等，并且還需要在配電箱位置處（最末一級），根據現實需要，專門設置先進且實用的自動切換裝置;在實際敷設配電線路時，需要做到與相關規范或要求相符。還需強調的是，在圍繞建筑展開電氣設計過程中，針對位于地下室車庫的各種應急照明配電來講，一般情況下，會將其安裝于制定位置，即車庫的墻上，而對于配電箱而言，未能依照相關標準進行防火處理，如果配電箱周圍發生火災，那么針對此時的配電箱而言，其會在比較短的時間內被大火燒毀，所以，需要專門設置配電間，以此來用于放置配電箱，為地下車庫應激照明供電的持續性、實時性與可靠性提供切實保障。

2.2 干線首端保護器分支線安全長度

根據供配電系統在具體設計層面的相關規范與要求，在對一、二級負荷不造成影響，且不會出現供電中斷的前提下，針對配電線路來分析，其短路保護電器給予著持續、全面的保護，此外，針對該段線路來講，其與相配套的過負載保護電器之間，可以隨著實時處于通過狀態的短路能量，無需短路保護設備的安裝。因此，在安全且節能的基本框架下，在圍繞建筑電氣，設計與之相配套的低壓供配電時，不管是郊區所建造的別墅，還是各個城市當中所建造的高層建筑群，或者是底層的建筑群，其在選擇具體的低壓配電方式時，大多選擇的是更加實用、安全且可靠的分區樹干式;此外，還需要指出的是，在圍繞城區路燈展開供配電設計過程中，在各個燈桿當中，從初始階段的燈光，到具體的燈桿腳之間的連接線，其與干線接駁之間所選擇的連接方式都是樹干式，因此，在實際設計過程中，需要根據現實需要，安裝一定數量的短路保護電氣，為各個線路的安全運行提供切實保障。但是需要指出的是，在設計過程中，針對首端安裝的短路保護電器而言，究竟能夠保護多長的分支線，乃是當前相關設計人員需要深入研究的問題。在實際設計中，可利用簡易圖解，對干線首端保護器分支線安全長度展開全面分析，將O點當作原點，另將L1當作整個直角三角性的直角邊OA，而L2當作直角邊OB，最終可以得到整個直角三角形BOA。基于分支點與O點之間的距離L3，于OA線上，可從中得到C點，然后經過C點，作一條與OA相垂直的線，與AB線相交于D點，對CD線的長度進行測量，從中得到L4，其便是分支線界面S2，于干線C位置為出發點，作分支，從中可以獲得O點短路保護電氣所保護的分支線的長度。除此之外，還可基于2個相似直角三角形DCA/BOA兩直角邊的比值，從中將CD線的長度求出來，如圖1所示。如果將主干線的短路電流整定值給予明確后，便可以對整個主干線末端相應短路電流施加全面保護，需強調的是，如果分支線末端所對應的短路電流相比于主干線末端所對應的短路電流，明顯大于后者，那么針對此時的分支線末端的短路而言，都能夠受主干線短路保護器保護，處于其保護范疇內。

3 結語

綜上所述，針對高層建筑供配電系統來講，對其安全性進行合理化設計，是整個設計工作的歸宿與出發點，不僅能為電氣負荷與供配電線路提供切實保障，還能在設計過程中，善于采取各種切實有效的措施，將系統防雷工作做好，并將防雷擊電磁脈沖工作一并做好，盡可能地將高次諧波分量的減少，提高整個電氣設備的安全性與可靠性。

參考文獻

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