高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全性

中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 湖南長(zhǎng)沙 410000

如今，高層建筑已經(jīng)成為城市建設(shè)的重要坐標(biāo)，不過(guò)隨著高層建筑的增多，對(duì)電能的需求量也在加大，電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容逐漸增多，如果不能有一個(gè)良好的配電系統(tǒng)，電氣設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)，就會(huì)因?yàn)殡妷翰环€(wěn)或等因素的影響而發(fā)生危險(xiǎn)，增加事故發(fā)生率。因此，應(yīng)加大對(duì)電氣設(shè)計(jì)的重視力度，尤其要加強(qiáng)對(duì)低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重視，合理規(guī)劃電力荷載，促進(jìn)電氣系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行[1]。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則

電力系統(tǒng)主要是為了服務(wù)人民的日常生活在由相關(guān)設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)全面考慮亮度、色溫等因素。設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)必須能夠滿足人們的不同需要同時(shí)，設(shè)計(jì)師必須預(yù)測(cè)人們未來(lái)的需求，留出空間進(jìn)行必要的修改。這種設(shè)計(jì)理念可以最大限度地提高電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。提高對(duì)節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)進(jìn)入了時(shí)代的發(fā)展階段，設(shè)計(jì)者必須在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的過(guò)程中落實(shí)節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的概念，同時(shí)確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)努力選擇設(shè)備在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)之前，有必要對(duì)高層建筑的用電情況和負(fù)荷狀況進(jìn)行事先調(diào)查，同時(shí)也有必要實(shí)時(shí)掌握供電情況，以確保人們的正常生活和提高。

2 低壓配電系統(tǒng)基本概述

低壓配電系統(tǒng)是指建筑物及周圍建筑物內(nèi)電力系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)材料發(fā)展的總和。在高低壓配電系統(tǒng)中，電氣系統(tǒng)和設(shè)備主要用作基礎(chǔ)木材，以更好地滿足工業(yè)和民用建筑的電力需求。低壓配電系統(tǒng)一般以1kV 為限，1kV 以下為低壓，1kV 以上為高壓。低壓和高壓都為人們的日常生活和工作提供基本的電能。在低壓配電系統(tǒng)中，變電站是不可缺少的一部分，它可以整合電力設(shè)施，通過(guò)切斷或接通來(lái)改變電壓。所以變電站也是傳輸電壓的聚集點(diǎn)。在功能上，低壓配電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電壓變換和配電，并控制電流方向。在變壓器的作用下，各級(jí)電網(wǎng)可以連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)配電和電壓交換。配電室在供電系統(tǒng)中起著重要的作用，它可以測(cè)量用戶的用電量和配電情況。

3 低壓配電系統(tǒng)安全性的影響因素

3.1 接地裝置質(zhì)量問(wèn)題

目前的我國(guó)高層建筑工程電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的各種接地裝置仍然存在一定的質(zhì)量問(wèn)題，比如低壓配電線路系統(tǒng)中的接地裝置形式存在互相混用的現(xiàn)象，但供電系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行合理的接地裝置處理，導(dǎo)致接地裝置起不到應(yīng)有的作用，容易產(chǎn)生安全隱患。另外，進(jìn)行接地操作時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范程序進(jìn)行，從而導(dǎo)致接地裝置存在質(zhì)量問(wèn)題，容易直接引發(fā)觸電等重大安全事故，使得人們的財(cái)產(chǎn)生命安全得不到保障[2]。

3.2 自然災(zāi)害和外力破壞所產(chǎn)生的影響

自然災(zāi)害。諸如閃電和雨水侵蝕等自然災(zāi)害可能對(duì)低壓配電裝置的安裝產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，因?yàn)殚W電造成的事故摧毀、燒毀配電變壓器并破壞整個(gè)電力管道的絕緣外殼和電線雨水侵蝕的特點(diǎn)是雨水中含有大量可溶性鹽，這可能導(dǎo)致導(dǎo)電薄膜的形成，從而容易破壞設(shè)備的外層隔熱層。外部破壞影響。在實(shí)際包衣過(guò)程中，它很容易受到外部車輛、建筑設(shè)備、其他建筑等所有外部力量的影響嚴(yán)重的話，會(huì)損壞配電設(shè)備，嚴(yán)重打擊電線管路。如果沒(méi)有完善的檢測(cè)和仔細(xì)檢查設(shè)備，低壓配電設(shè)備就更容易損壞和難以回收。

3.3 漏電保護(hù)器使用問(wèn)題

盡管漏電保護(hù)器使用是目前一種較為有效的防止漏電接地線路故障的保護(hù)儀器，但是因?yàn)槟壳皩?duì)漏電保護(hù)器的使用接線和選擇辦法方面還是存在一定的技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)致一些漏電保護(hù)器沒(méi)有充分發(fā)揮作用，降低了整個(gè)供電線路系統(tǒng)的工作安全性。另外，漏電電流保護(hù)器的日常使用，必須遵守相關(guān)程序，避免因?yàn)檫`規(guī)使用導(dǎo)致漏電保護(hù)器失去本來(lái)的作用，對(duì)人們的生命安全產(chǎn)生威脅。

4 高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)策略

4.1 電氣設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適斷路器參數(shù)，校驗(yàn)短路電流，滿足靈敏度要求

根據(jù)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第7.6.2 條“當(dāng)短路保護(hù)電器為低壓斷路器時(shí)，被保護(hù)線路預(yù)期短路電流不應(yīng)小于低壓斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流的1.3 倍”。目前很多電氣設(shè)計(jì)師在民用建筑電氣設(shè)計(jì)對(duì)此未引起重視，很多項(xiàng)目未做好短路保護(hù)靈敏度校驗(yàn)工作，在發(fā)生短路時(shí)，可能由于末端電氣線路過(guò)長(zhǎng)，短路電流較小，斷路器不會(huì)動(dòng)作，引起火災(zāi)。

長(zhǎng)沙市某住宅工程，電氣基本參數(shù)如下：

（1）專變變壓器10kV 側(cè)系統(tǒng)短路容量200kVA，變壓器容量630kVA，變配電所照明總箱出線斷路器開關(guān)Ir=100A，Isd=5xIr，出線電纜4×50+1（25；

（2）南區(qū)二次配電間出線開關(guān)Ir=63A，Isd=3xIr，出線電纜4×26+1×16；

（3）7 棟27 層電井公共照明箱，出線開關(guān)Ir=10A，C 曲線脫扣（5-10In），出線電線BV-3x2.5；

短路靈敏度校驗(yàn)結(jié)果：K1 短路點(diǎn)最小短路動(dòng)作電流為1.3×5×100A=650A，單相短路電流為800A，大于650A，在靈敏度動(dòng)作范圍內(nèi)，線路將受到保護(hù)；K2 短路點(diǎn)最小短路動(dòng)作電流為1.3×3×63A=246A，單相短路電流為320A，大于246A，在靈敏度動(dòng)作范圍內(nèi)，線路將受到保護(hù)；K3 短路點(diǎn)最小短路動(dòng)作電流為10×10A=100A，單相短路電流為100A，等于100A，在靈敏度動(dòng)作范圍內(nèi)，線路將受到保護(hù)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，上述電纜和開關(guān)的選定滿足規(guī)范要求。如未做校驗(yàn)，電纜很可能選擇偏小或開關(guān)整定值選擇過(guò)大，造成短路保護(hù)失效的隱患，對(duì)高層建筑的安全性造成極大威脅。

4.2 嚴(yán)格按規(guī)范要求，做好高層建筑電井防火封堵

高層建筑電井起火時(shí)，如未做好防火封堵，將造成極大火災(zāi)隱患，容易導(dǎo)致火災(zāi)快速擴(kuò)散到其他樓層，因此須嚴(yán)格按規(guī)范做好防火封堵。

根據(jù)GB51410-2020《建筑防火封堵應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.0.1條，“防火封堵組件或結(jié)構(gòu)的防火、防煙和隔熱性能要求，在正常使用和火災(zāi)條件下，應(yīng)能防止發(fā)生脫落、移位、變形和開裂”；第3.0.15 條“無(wú)機(jī)堵料、柔性有機(jī)堵料、防火密封膠、泡沫封堵材料等防火封堵材料的燃燒性能、理化性能及防火封堵組件的耐火性能，應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《防火封堵材料》GB23864 的有關(guān)規(guī)定。阻火圈的燃燒性能、理化性能和耐火性能應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《塑料管道阻火圈》GA304 的有關(guān)規(guī)定。”因此，在防火封堵的選材上，電氣設(shè)計(jì)需明確防火封堵材料的要求和性能，施工單位采購(gòu)防火堵料時(shí)，要嚴(yán)格把關(guān)，防止防火堵料不達(dá)標(biāo)，杜絕電井封堵不達(dá)標(biāo)、隨意封堵或不封堵現(xiàn)象[3]。

4.3 優(yōu)化低壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，改善供配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段

低壓配電系統(tǒng)不能僅根據(jù)區(qū)域的電力需求進(jìn)行管理。質(zhì)量控制設(shè)計(jì)還必須考慮到不同地區(qū)的氣候條件和設(shè)施所在地的環(huán)境因素。與此同時(shí)，根據(jù)國(guó)家電力分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保持設(shè)計(jì)計(jì)劃的相關(guān)性和可預(yù)測(cè)性，重點(diǎn)關(guān)注整個(gè)電力系統(tǒng)的供應(yīng)需求與個(gè)人電力使用問(wèn)題之間的差異，并提供一個(gè)供電計(jì)劃和此外，低壓配電系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計(jì)應(yīng)在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中得到加強(qiáng)，全面推進(jìn)低壓配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置的安裝，確保在系統(tǒng)末進(jìn)行維護(hù)管理時(shí)，能夠提前實(shí)現(xiàn)調(diào)度。

4.4 提升工作人員專業(yè)素質(zhì)

當(dāng)前電力企業(yè)需重視的一個(gè)問(wèn)題是：需合格、較強(qiáng)、更具有專業(yè)技術(shù)的人員來(lái)監(jiān)督和管理低壓配電系統(tǒng)以及日常的維護(hù)工作，全面提高管理人員工作技術(shù)水平以及他們的綜合素質(zhì)，提高他們對(duì)配電系統(tǒng)的專業(yè)維護(hù)。把握重要工作目標(biāo)，即要堅(jiān)持人才隊(duì)伍素質(zhì)提高、人才隊(duì)伍建設(shè)。針對(duì)不同專業(yè)技術(shù)人才，電力能源公司應(yīng)提供相應(yīng)的技能提升培訓(xùn)及教學(xué)，為充分調(diào)動(dòng)一些工作人員學(xué)習(xí)積極性，給予低壓配電網(wǎng)正常穩(wěn)定運(yùn)行以及給用戶提供可靠的供電的人才打下基礎(chǔ)，電力企業(yè)應(yīng)建立一個(gè)完善的獎(jiǎng)勵(lì)制度來(lái)提升工作人員專業(yè)技能。

4.5 合理選擇備用電源

備用電源的設(shè)計(jì)是保證低壓壓電系統(tǒng)安全使用的關(guān)鍵。電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)更加重視設(shè)備供電的安全性。對(duì)于高層建筑中的一般單機(jī)模式，額定容量不應(yīng)超過(guò)1500 千伏。停電時(shí)，應(yīng)使用備用電源獨(dú)立啟動(dòng)，需在3 秒內(nèi)開啟，以減少停電造成的沖擊和損失，防止母線啟動(dòng)電壓下降，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)由大變小投入運(yùn)行。電氣設(shè)計(jì)師在電源恢復(fù)后加大設(shè)計(jì)工作的強(qiáng)度，保證30 秒后電源還能繼續(xù)，然后運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，保證低壓壓電系統(tǒng)的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

低壓配電設(shè)備的安裝非常復(fù)雜和系統(tǒng)化，涉及許多系統(tǒng)和鏈條，從設(shè)備的購(gòu)買到投入使用，直至安裝完成，都很可能出現(xiàn)問(wèn)題，這可能會(huì)帶來(lái)各種風(fēng)險(xiǎn)為此，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)常見問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真、系統(tǒng)的分析，然后經(jīng)過(guò)深入的思考和分析，找出切實(shí)可行的解決辦法，為整個(gè)安裝工程建立一定的質(zhì)量保證體系，充分發(fā)揮設(shè)備的功能從而最終有利于低壓配電設(shè)備整體的安全穩(wěn)定運(yùn)行。