高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性

張志強

（古風今韻建筑集團有限公司，山西太原 030025）

近年來，隨著高層建筑數量的增多，規模增大，內部電氣設備的數量也在增加，復雜性較強，尤其是低壓配電系統設計的復雜性較大，如不能做好科學管控，則容易提高事故發生率。為此，就需結合高層建筑特點，分析低壓配電系統，完善設計內容，選用合理的設計模式，以維護系統運行安全性。

1 高層建筑中低壓配電系統的設計要求

1.1 提升供電電源安全性

高層建筑電氣設計中，低壓配電系統安全性不僅關系著建筑電氣設備的正常運轉，還關系人們的日常生活質量。所以設計中應明確低壓配電系統的重點內容，合理規劃系統組成，做好線路連接，以維持系統的安全高效運轉。如高層建筑中的消防系統，在火災發生時為完成自動噴滅火處理，需要安全可靠的供電電源，保證電能的供應質量，推動系統的正常運轉。

但實際設計中，對于供電電源保護力度不夠，火災發生后，供電電源存在各種問題，影響消防系統的有效運轉，干擾了消防系統作用的發揮。再比如，高層建筑中的電梯裝置，需要充足的電力供應，以維持電梯正常運轉，一旦供電電源發生故障，電梯將會停運，進而對高層人員出行帶來較大阻力。為此，在低壓配電系統設計中，就必須高度維護供電電源的安全性，以確保電能的正常供應。

1.2 控制電能供應時間，保證供電的連續性

高層建筑中電網負荷在1～2 級之間，會設置2 個獨立性單元來保障供電質量。但高層建筑內部負荷較大，設計中除要設置獨立電源外，還應設計一個備用電源，在供電系統故障發生時，做到短時間供電，避免突然斷電對電氣設備造成影響。備用電源可直接以柴油發電機為主。另外，在低壓配電系統設計中，還需設計兩個或以上的切換電源，合理把控切換時間，從而使高層建筑中電氣設備有連續的電源供應，減少危險事故的發生。

2 高層建筑中低壓配電系統中常見的安全性問題

2.1 過載、短路

過載的產生是由于線路設備流過的電流超出額定電流及所能承受的時間范圍而發生的故障問題；短路是過載惡化后造成的線路損壞故障，短路不僅會對力線路構成影響，連接元件還會因負荷突然加大，產生故障問題，進而阻礙系統的正常運行。高層建筑低壓配電系統設計中，因過載或短路產生的故障問題會對整個電氣系統運轉帶來影響，提高火災、雷擊等事故的發生率。

2.2 接地問題

低壓配電系統中最常出現的問題就是接地問題。接地問題的出現使得電力線路在遇到高壓電流沖擊時，因超出可承受范圍，線路出現斷路、燒融、電弧等問題，線路損毀嚴重且無法逆轉。

2.3 漏電保護問題

漏電是引起火災、觸電事故的主要原因。在低壓配電系統設計中，應安裝漏電保護裝置，避免上述危險的發生，維護系統運行安全性。但在漏電保護裝置設置中，會因為裝置選用不合理、連接不到位等問題，使裝置性能得不到有效發揮，增加安全事故的發生率。另外，若漏電保護裝置出現問題，在故障發生后無法第一時間切斷電源，會對關聯設備及線路帶來不良影響，還會故障的波及范圍。

2.4 供配電系統安全性不高

供配電系統設計中，線路安全和供電安全是維持供配電系統安全運行，增大低壓配電系統安全系數的關鍵因素。只有做好這兩方面工作，方可降低安全事故發生率，控制不良因素帶來的影響，促進高層建筑電氣設備及系統的高效運行。在設計過程中，供配電系統安全性的提升，需要根據建筑實際情況及低壓配電系統要求，展開綜合考量和分析。不過很多工作人員在設計規劃中，設計內容難以做到全面有效，再加上外界不良影響因素較多，線管設備設施配備不完善，供配電系統安全性難以達到規定要求，各項性能指標均有所減弱，難以發揮保護效用。同時，還需要嚴格把控配電線路的設計過程，高效運轉的配電線路有助于其他設備的安全運行。這就要求設計人員同時制定多個方案，并對多個方案的優缺點展開分析，進而選擇最佳的方案。

3 提高高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性的措施

3.1 確保主線接線安全性

低壓配電系統設計中，主線設備占據面積較大，所處環境過于復雜，為保證低壓配電系統安全性，做好主線設計，維護運行安全性是非常必要的。在實際操作中，應對主線設備種類及性能加以詳細分析和考量，并預測運行中可能出現的故障問題，合理制定設計方案和應急措施，以加強主線及其設備連接的可靠性，減少事故的產生。同時在設計過程中，除要考慮電氣系統運行的可靠性和安全性外，還應該重點關注成本的耗費，需要將放射式和樹干式結合后應用到建筑物的照明功能之中，加大對主接線運運行過程中安全性的把控，保障低壓配電系統在運行過程中的穩定性。

3.2 接地保護

接地保護是高層建筑電氣設計中較為重要的一環，這也是低壓配電系統安全性提升的重要保障。高層建筑由于高度較高，內部設備設施種類較多，在日常運行中容易受到雷擊、短路、斷路等問題的影響，如果不能保證接地保護設置的合理性，產生的過電流會對設備系統構成嚴重威脅，進而提高火災、爆炸等事故發生率。在接地保護處理中，設計人員可根據建筑特點及周邊環境特征，科學選擇接地方式，合理選用接地裝置，并根據現有要求，增強電位連接的可靠性，阻隔和預防外部電壓帶來的不正常干擾，維護系統運行的安全性，如圖1 所示。

圖1 接地保護

3.3 漏電斷路器安裝

社會經濟發展及技術水平的提高，高層建筑功能性要求增多，內部電氣設備也有所增加，對低壓配電系統的要求也有所提高。但電氣設備增多，增加系統運轉中電能需求量，承載的電力負荷也相對上升，因負荷增大產生漏電問題，進而阻礙了低壓配電系統的正常運轉。

為此，相關人員應在設計中科學使用漏電斷路器，并依照現實的漏電狀況開展斷路器的設計，注重選取型號的科學性。設計人員應全面掌控高層房屋內電氣設備的基礎信息，了解高層房屋的實際用電，合理設計斷路器類型，增大低壓配電系統的安全系數。

3.4 備用電源設置

上文簡單提及備用電源的重要性，及其在低壓配電系統安全性保障上的重要作用，相關人員應加大對備用電源設計的重視力度，考慮到備用電源使用中可能存在的影響因素，進而確定備用電源額定功率，要能滿足供電電源故障發生后高層建筑的供電需求，從而減少電氣設備故障問題的發生。正常情況下，高層建筑備用電源的額定功率控制在1500kV 以內，停電后在3s 內自動啟動備用電源，降低突然停電帶來的影響，以免母線的啟動壓降低，在發動機達到額定轉速時，依照由大到小分別投入。電氣設計者需要對供電恢復后的設計工作，加大強度，保證在30s后可以繼續供電，運轉幾分鐘后再將發動機關閉，以維護低配壓電系統的安全性。

3.5 電氣負荷劃分

高層建筑低壓配電系統設計中，設計人員要根據高層建筑特征及現有規范要求，進行電氣負荷的精準計算，設定電氣負荷最大限制，從而確保電氣設備的正常運轉，減少系統故障的產生。通常情況下，一類和二類高層建筑電氣負荷在2.5kV 左右，三類和四類建筑結構的電氣負荷在4kV 左右。在不超過最大限制要求的基礎上，根據每層用戶數量、居住人數，開展電氣負荷的科學劃分，避免超額用電情況的出現。劃分過程中，需按照現有的規范要求及公式，準確計算每戶的用電參數，以保證劃分的合理性。

4 結束語

希望本文內容，可對低壓配電系統的安全運行有所幫助，相關人員應科學劃分電氣負荷，安裝漏電斷路器，且設置備用電源，以此改善高層建筑電氣設計水平，促使高層建筑電氣設備的正常運轉，提高大眾的生活品質。