高層建筑電氣設計中低壓配電系統的安全性

蔣小玲

（蘭州交大設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 低壓配電系統的內涵

規范對于高層建筑的定義是建筑高度超過24 m 的公共建筑或高度超過27 m 的住宅建筑。整個高層建筑的低壓配電系統主要由低壓配電器、高壓配電線路及配電變電所等組成。在安全性設計上，考慮到超負荷帶來的風險，當整個高層建筑電能出現超負荷時，通過自動保護系統使得電源被切斷，從而確保了高層建筑內的設備及電機的安全性[1]。目前，在高層建筑低壓配電系統的實際運行中，電氣線路及設備的老化引發的安全事故仍然突出，保證低壓配電系統的安全穩定運行還需要落實好設計工作，如選擇符合的漏電保護器、使用電位聯結法等。

2 高層建筑低壓供配電系統的設計要求

2.1 供電電源的可靠性

在進行高層建筑電源數量的設定上，應當充分考慮當地的電網供電條件，同時兼顧用電負荷的重要性，這是保證電源可靠性的一個重要方面?？紤]到存在電源因故停電的問題，需要設置另一回路電源來保證一些重要負荷的供電。通常，設計中需要為一類高層建筑設置兩回獨立的市電供給，且電源來源于不同的變電站[2]。針對消防設備及一些重要機電設備的供電，可以在設計中采用具有巡檢功能的自啟應急發電組及UPS 不間斷電源。

2.2 斷路器的選擇與整定

斷路器的選擇對于整個高層建筑低壓配電系統的安全運行具有重要意義。因為它與上下級具有較強的聯動性。設計中，應當考慮整個設備的額定電壓、額定電流、額定功率及所在回路的契合性。同時，針對低壓配電系統線路的常見故障如短路、過電壓、電源接地故障等，應當利用斷路器落實好具體的保護措施。針對低壓配線系統中短路故障的多元化，分析斷路器的極限分析和運行分斷能力，慎重選擇合適的斷路器，以保證在滿足動穩定、熱穩定要求的前提下快速切斷短路故障，實現電氣設備與整個低壓配電系統的最吻合。

2.3 選擇合理的接地保護模式

接地保護模式的設計需要與工程實際情況相適應。除醫院局部采用IT 系統外，其余建筑類型接地形式均采用TN 系統。針對電氣裝置外漏可導電部分可能導致的接觸電壓觸電情況，應當與整個高層建筑保護接地相連接，針對建筑物外部故障電壓需要考慮采用等電位連接措施。

3 影響高層建筑低壓配電系統安全性的因素

3.1 電線短路裝置對安全性的影響

因高層建筑內部設備眾多，用戶量較大，因而低壓配電系統具有一定的復雜性，對于整個供電系統的要求較高。在多種運行模式的共同作用下，電氣短路問題頻發。若高層建筑管理人員在短路發生后沒有充分重視電氣設備的處理工作，則極有可能發生接地質量問題，阻礙整個電力系統的正常運行。因此，為保證供電設備和供電的安全性，需要及時修正電線短路故障。

3.2 漏電保護裝置對安全性的影響

合理的漏電保護裝置能夠有效檢測漏電問題的發生，進而減少由其引發的漏電及火災事故。若漏電保護裝置設計不合理，極有可能引發一系列的事故，給生命及財產安全帶來損失。日常中出現高層建筑內部人員接觸電流后，漏電保護器可及時切斷電源，保證人員的生命安全。

3.3 供配電方案的安全性分析

供配電方案的安全性分析主要涉及兩個方面：一是配電線路的安全性，二是低壓配電系統中供電方案的安全性。這兩個因素對于低壓供配電系統后續的安全穩定運行具有重要意義。在配電線路的安全性設計上，需要設計人員綜合分析建筑物本身的性質、配電系統的整體施工要求以及施工環境因素。在實際設計中，應避免外部污染物對施工的影響，避免線路鋪設受到外部的擠壓與沖擊。針對配電箱的設計，需采用防水防火的保護裝置。同時，針對設計的整體把控，良好的供配電安全性分析有利于確保后續設備運行的平穩性。這就需要設計人員制定多個優選方案，深入研究各個方案采用的供配電系統的優缺點，近而選擇最終措施。

4 提高高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性的措施

4.1 設置自動切斷電源裝置

自動切斷電源裝置的設置能夠實現高層建筑的安全合理用電。針對高層建筑設備實際使用情況和建筑特點，合理設置自動切斷電源裝置，有效做到合理規劃。通過采用TN 與TT 兩種不同的電氣系統，可以多點位連接接地保護裝置，提高整個電路的安全性。在采用TN 接地保護系統、安裝電流保護器的基礎上，可以有效防止短路及超負荷電流過大產生的設備損壞、火災等。針對外界因素引起的導電問題，應當采用TT 系統，將保護系統接入機電設備的外殼，當發生漏電、觸電后以有效確保電流被及時切斷。

4.2 設置主接線的安全控制

低壓供配電系統具有一定的復雜性。形象進行概括，它更像是一個樹狀圖。在整個低壓供配電系統下，它是一個個分布廣泛的分支電路。一旦出現技術故障問題，將給整個系統運行帶來影響。因此，在低壓配電系統的設計上，應采用放射式與樹干式相結合的配電方式（如圖1 所示），在取電方式上可以采用擊沉方法，以有效降低成本。這類主接線的安全控制設計具有廣泛性和多樣性，當采用集中方式供電時，可以采用放射式供電；當采用一般性負荷供電時，可采用樹干式配電。

圖1 高層建筑樹干式供電形式

4.3 選擇合適的備用電源

在日常生活中，高層建筑常會因故障問題產生區域性或大面積停電問題，給生活帶來不利的影響。因此，在低壓配電系統的設計中，應當選擇合適的備用電源。斷電時，觸發備用電源的啟動機制，可有效降低因停電帶來的損失。在備用電源的設計選用上，單臺機組的備用電源額定容量應保持在1 500 kVA 以下。針對發電機組的投入運行，應錯開機組投入的時間，為電流的恢復提供時間。通常，恢復電力系統供電模式應延遲1 min，以提高整個低壓配電系統的安全性和穩定性。

4.4 合理篩選漏電斷路器

高層建筑的層數較高，因而利用率較高，在人員充足的前提下，用電量較大。高層建筑的有效運行必定會安裝大量的機電設備，因此運行期間的負荷量較大。設計中，設計人員需要充分考慮運行中的承載力問題，確保運行的安全性和可靠性。在實際運行中，為保證運行的安全性，避免安全事故的發生，需要設置漏電斷路器。針對漏電斷路器的選擇，設計人員應當充分結合高層建筑物的結構情況，明確選用的漏電保護器的額定標準，參照短路故障時的漏電數值，選擇額定限流大于漏電數值的保護器。在漏電器選擇上，應當通過多種接觸模式加強防護，發揮整個低壓供配電的設計優勢。設計人員在選擇合理范圍后的額定電流后，應當熟悉掌握配電系統末端漏電保護器的種類及型號，使漏電斷路器額定電流大于整個電力系統斷路下的外漏電流數值。

5 結 論

隨著未來城市化、市場經濟的不斷發展，將會出現更多具有代表性的高層建筑。高層建筑電氣設計中，低壓配電系統作為保證建筑物正常運行的重要組成部分，其安全的重要性不容忽視。設計中，通過明確設計要求，找出影響系統安全的因素，最終采取有效的保護措施，實現低壓配電系統的安全運行。