高層建筑電氣設計中低壓配電系統的安全性

中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南長沙 410000

如今，高層建筑已經成為城市建設的重要坐標，不過隨著高層建筑的增多，對電能的需求量也在加大，電氣設計的內容逐漸增多，如果不能有一個良好的配電系統，電氣設備在啟動時，就會因為電壓不穩或等因素的影響而發生危險，增加事故發生率。因此，應加大對電氣設計的重視力度，尤其要加強對低壓配電系統設計的重視，合理規劃電力荷載，促進電氣系統及設備的安全運行[1]。

1 高層建筑電氣設計的基本準則

電力系統主要是為了服務人民的日常生活在由相關設計師設計電氣系統時，應全面考慮亮度、色溫等因素。設計的電力系統必須能夠滿足人們的不同需要同時，設計師必須預測人們未來的需求，留出空間進行必要的修改。這種設計理念可以最大限度地提高電氣設備的經濟效益。提高對節能和環境保護的認識已經進入了時代的發展階段，設計者必須在設計電力系統的過程中落實節能和環境保護的概念，同時確保電力系統的穩定運行，同時努力選擇設備在設計電氣系統之前，有必要對高層建筑的用電情況和負荷狀況進行事先調查，同時也有必要實時掌握供電情況，以確保人們的正常生活和提高。

2 低壓配電系統基本概述

低壓配電系統是指建筑物及周圍建筑物內電力系統及相關技術材料發展的總和。在高低壓配電系統中，電氣系統和設備主要用作基礎木材，以更好地滿足工業和民用建筑的電力需求。低壓配電系統一般以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。在低壓配電系統中，變電站是不可缺少的一部分，它可以整合電力設施，通過切斷或接通來改變電壓。所以變電站也是傳輸電壓的聚集點。在功能上，低壓配電系統可以實現電壓變換和配電，并控制電流方向。在變壓器的作用下，各級電網可以連接起來，實現配電和電壓交換。配電室在供電系統中起著重要的作用，它可以測量用戶的用電量和配電情況。

3 低壓配電系統安全性的影響因素

3.1 接地裝置質量問題

目前的我國高層建筑工程電氣設計中低壓配電系統的各種接地裝置仍然存在一定的質量問題，比如低壓配電線路系統中的接地裝置形式存在互相混用的現象，但供電系統沒有進行合理的接地裝置處理，導致接地裝置起不到應有的作用，容易產生安全隱患。另外，進行接地操作時沒有嚴格按照相關規范程序進行，從而導致接地裝置存在質量問題，容易直接引發觸電等重大安全事故，使得人們的財產生命安全得不到保障[2]。

3.2 自然災害和外力破壞所產生的影響

自然災害。諸如閃電和雨水侵蝕等自然災害可能對低壓配電裝置的安裝產生非常嚴重的影響，因為閃電造成的事故摧毀、燒毀配電變壓器并破壞整個電力管道的絕緣外殼和電線雨水侵蝕的特點是雨水中含有大量可溶性鹽，這可能導致導電薄膜的形成，從而容易破壞設備的外層隔熱層。外部破壞影響。在實際包衣過程中，它很容易受到外部車輛、建筑設備、其他建筑等所有外部力量的影響嚴重的話，會損壞配電設備，嚴重打擊電線管路。如果沒有完善的檢測和仔細檢查設備，低壓配電設備就更容易損壞和難以回收。

3.3 漏電保護器使用問題

盡管漏電保護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儀器，但是因為目前對漏電保護器的使用接線和選擇辦法方面還是存在一定的技術問題，導致一些漏電保護器沒有充分發揮作用，降低了整個供電線路系統的工作安全性。另外，漏電電流保護器的日常使用，必須遵守相關程序，避免因為違規使用導致漏電保護器失去本來的作用，對人們的生命安全產生威脅。

4 高層建筑低壓配電系統安全設計策略

4.1 電氣設計時選擇合適斷路器參數，校驗短路電流，滿足靈敏度要求

根據GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》第7.6.2 條“當短路保護電器為低壓斷路器時，被保護線路預期短路電流不應小于低壓斷路器瞬時或短延時過電流脫扣器整定電流的1.3 倍”。目前很多電氣設計師在民用建筑電氣設計對此未引起重視，很多項目未做好短路保護靈敏度校驗工作，在發生短路時，可能由于末端電氣線路過長，短路電流較小，斷路器不會動作，引起火災。

長沙市某住宅工程，電氣基本參數如下：

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

（2）南區二次配電間出線開關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Ir=10A，C 曲線脫扣（5-10In），出線電線BV-3x2.5；

短路靈敏度校驗結果：K1 短路點最小短路動作電流為1.3×5×100A=650A，單相短路電流為800A，大于650A，在靈敏度動作范圍內，線路將受到保護；K2 短路點最小短路動作電流為1.3×3×63A=246A，單相短路電流為320A，大于246A，在靈敏度動作范圍內，線路將受到保護；K3 短路點最小短路動作電流為10×10A=100A，單相短路電流為100A，等于100A，在靈敏度動作范圍內，線路將受到保護。經過驗算，上述電纜和開關的選定滿足規范要求。如未做校驗，電纜很可能選擇偏小或開關整定值選擇過大，造成短路保護失效的隱患，對高層建筑的安全性造成極大威脅。

4.2 嚴格按規范要求，做好高層建筑電井防火封堵

高層建筑電井起火時，如未做好防火封堵，將造成極大火災隱患，容易導致火災快速擴散到其他樓層，因此須嚴格按規范做好防火封堵。

根據GB51410-2020《建筑防火封堵應用技術標準》第3.0.1條，“防火封堵組件或結構的防火、防煙和隔熱性能要求，在正常使用和火災條件下，應能防止發生脫落、移位、變形和開裂”；第3.0.15 條“無機堵料、柔性有機堵料、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，應滿足現行國家標準《防火封堵材料》GB23864 的有關規定。阻火圈的燃燒性能、理化性能和耐火性能應符合現行行業標準《塑料管道阻火圈》GA304 的有關規定。”因此，在防火封堵的選材上，電氣設計需明確防火封堵材料的要求和性能，施工單位采購防火堵料時，要嚴格把關，防止防火堵料不達標，杜絕電井封堵不達標、隨意封堵或不封堵現象[3]。

4.3 優化低壓供配電系統的設計方案，改善供配電系統的監測手段

低壓配電系統不能僅根據區域的電力需求進行管理。質量控制設計還必須考慮到不同地區的氣候條件和設施所在地的環境因素。與此同時，根據國家電力分配系統的設計標準，保持設計計劃的相關性和可預測性，重點關注整個電力系統的供應需求與個人電力使用問題之間的差異，并提供一個供電計劃和此外，低壓配電系統的監控設計應在低壓配電系統的設計中得到加強，全面推進低壓配電系統實時監控裝置的安裝，確保在系統末進行維護管理時，能夠提前實現調度。

4.4 提升工作人員專業素質

當前電力企業需重視的一個問題是：需合格、較強、更具有專業技術的人員來監督和管理低壓配電系統以及日常的維護工作，全面提高管理人員工作技術水平以及他們的綜合素質，提高他們對配電系統的專業維護。把握重要工作目標，即要堅持人才隊伍素質提高、人才隊伍建設。針對不同專業技術人才，電力能源公司應提供相應的技能提升培訓及教學，為充分調動一些工作人員學習積極性，給予低壓配電網正常穩定運行以及給用戶提供可靠的供電的人才打下基礎，電力企業應建立一個完善的獎勵制度來提升工作人員專業技能。

4.5 合理選擇備用電源

備用電源的設計是保證低壓壓電系統安全使用的關鍵。電氣設計人員應更加重視設備供電的安全性。對于高層建筑中的一般單機模式，額定容量不應超過1500 千伏。停電時，應使用備用電源獨立啟動，需在3 秒內開啟，以減少停電造成的沖擊和損失，防止母線啟動電壓下降，發動機達到額定轉速時由大變小投入運行。電氣設計師在電源恢復后加大設計工作的強度，保證30 秒后電源還能繼續，然后運轉幾分鐘后關閉發動機，保證低壓壓電系統的安全。

5 結語

低壓配電設備的安裝非常復雜和系統化，涉及許多系統和鏈條，從設備的購買到投入使用，直至安裝完成，都很可能出現問題，這可能會帶來各種風險為此，應根據工程的實際情況，對常見問題進行認真、系統的分析，然后經過深入的思考和分析，找出切實可行的解決辦法，為整個安裝工程建立一定的質量保證體系，充分發揮設備的功能從而最終有利于低壓配電設備整體的安全穩定運行。