高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性分析

任開宇

（太原理工大學建筑設計研究院有限公司，山西太原 030024）

高層建筑電氣設計屬于復雜工程，不論哪方面出現問題都會導致建筑質量受到影響。低壓配電系統的設計是建筑電氣系統設計過程中必不可少的內容，其重要性不言而喻。因此，低壓配電系統設計不合理，容易導致建筑施工或使用過程中出現重大安全問題。此類工程總體用電較大，因此低壓配電系統的設計及安裝需要工程人員的重點關注。

1 高層建筑低壓配電系統構成及設計原則

在建筑電氣系統設計過程中，采用科學、合理且有效的保護方式能夠有效保護建筑供電系統的低壓環節電流、電壓，使電氣系統運行的更加穩定，因此，安全保護設計內容在電氣系統設計過程中應當給予重視。高層建筑低壓配電系統的構成及設計原則如下：

1.1 高層建筑低壓電器系統構成

高層建筑低壓配電系統的使用涉及的設備種類較多，而如果想要實現設備之間的相互搭配，并能夠順利完成設計要求的目標，達到相關要求仍有一定難度，同時對電氣系統設計人員水平要求較高。低壓配電系統主要是由配電變壓器、低壓配電柜、低壓配電線纜等設備組成。在建筑中，每種設備在系統中發揮的作用不同，只有明確使用要求和使用規范，才能夠在低壓配電設備設計過程中進行設備的合理搭配。

1.2 低壓配電系統設計原則

在高層建筑設計過程中要遵循一定的設計原則，即首先低壓配電設備系統設計人員要重視設備接線方式的選擇，不同的接線方式意味著低壓電氣系統的電力配送能力也有所不同，每種接線方式既有優點也有缺點，而其中樹干式和放射式兩種配電線路是目前應用最多的接線方式（見圖1）。

圖1 低壓配電設備接線方式

樹干式接線方式組合成本最低，且對設備數量及設備質量沒有太高的要求，因此應用范圍廣，但該種接線方式安全隱患較大，且輸送電壓不穩定；放射式接線方式相比于樹干式接線更加可靠，安全隱患也較低，發生故障時影響范圍較小。在高性能的要求下，該種接線方式造價較高，對企業的經濟實力提出一定要求。

其次，在低壓配電系統的設計過程中需要重視電源的設置。在高層建筑中，供電負荷等級進行明確的劃分。即一類高層建筑重要設施定義為一級負荷；二類高層建筑及特殊辦公場合及重要場合定義為二級負荷。在設計過程中，設計人員需要按照相關標準進行設計。

2 高層建筑低壓配電系統使用現狀分析

目前，高層建筑低壓配電系統設計需要按照電氣行業及消防系統的相關標準。而在實際設計過程中，如果嚴格按照行業標準和要求而不考慮實際情況，則有可能在電氣設備應用時出現事故。因此，在設計過程中需要考慮到一些潛在的安全因素。高層建筑低壓配電系統常會出現設置不合理及過載、短路等問題。首先，高層建筑漏電保護裝置設計不合理情況十分常見，如果漏電保護設施因某些原因而不能正常發揮作用，漏電情況會給居民的生命安全造成嚴重威脅。因此，在配電設備設計過程中，需要考慮到漏電保護設備有效性的問題，在電氣設備發生故障時要能夠自動報警或自動跳閘，以起到保護作用。實際調查中發現，高層建筑低壓電氣設備部分只能實現自動報警，部分只能實現保護跳閘而出現這些情況時，如果缺乏專業意識，居民只能夠自行解決問題。

其次，目前的電氣系統極易出現短路或過載的情況，產生這種情況可能是由于用戶的使用錯誤或者電氣設備的老化、年久失修。無論是哪一種情況，都需要本著保護人們的生命財產安全為宗旨，對電氣設備進行維修、更換，從而降低此類事故的發生概率。

3 低壓配電系統安全性分析

高層建筑與普通住宅相比，在電氣設計方面存在巨大的差異。目前應用于普通住宅的電氣設計方法已經不再適用于高層建筑設計與施工過程中，因此，高層建筑電氣設計技術方法應運而生。基于高層建筑快速發展背景下，高層建筑供電穩定性及供電安全性都需要被重視，同時要結合高層建筑功能及使用情況對低壓配電設備進行綜合設計。在此過程中，系統安全性分析顯得十分重要。

3.1 配電方案安全性分析

在通常情況下，高層建筑變壓器的數量一般在兩臺以上，同時還要配備一臺發電機組以提供變壓器運行所需要的動力，同時也為保證在各條線路均斷電的情況下實現配電設備的快速啟動運行，以體現備用電源的價值。另外，為避免消防用電對高層建筑內線路用電產生影響，需要設計自動切換裝置，使電路在建筑內部發生火災等特殊狀況時自動切換至消防線路。在電路設計過程中，從線路的材料選用到線路布置都需要經過層層審核，需要嚴格按照相關標準進行，不能夠隨意進行更改。一些地下照明線路及用電設備需要設計出合理的布置方案，并配備專用的配電室，以此來降低突發事故對建筑內電能輸送的影響。

3.2 供電線路安全性分析

供電線路的選擇需要嚴格控制電路鋪設方案的合理性。一些單位在設計線路鋪設方案時可能忽略建筑內線路的安全性問題，導致建筑內部線路連接頻繁出現故障，導致短路等事故的發生。在線路鋪設方案的設計過程中，除了要按照要求設計之外，還需要及時疏通管線，保證線路鋪設位置無其他干擾因素。同時還要考慮到建筑內部用電量等問題，重視短路、過載等故障發生的原因，同時做好線路接地工作，在相應的位置設置好保護裝置。

4 提升高層建筑低壓配電系統安全性的措施

從高層建筑電氣設計方面來看，合理選用接地保護系統能夠加強低壓配電系統安全性，同時加強對設備的線路管理能夠降低設備能耗及故障發生概率。在具體的操作過程中，必須充分關注電網施工作業情況及設備的選型情況，特別要注意設備配置及漏電保護等設施的安裝情況。通過不斷加強低壓電器設備的安裝管理以提高配電設施的安全性。

4.1 重視漏電斷路器選擇與維護

漏電斷路器在實際工作中能夠起到對高層建筑低壓配電設備安全穩定性提供保障的作用，能夠有效保障居民的用電安全。在高層建筑施工后，應當全面考慮樓內電氣設備及電力的使用情況，由此確定漏電保護裝置的安置地點及型號。施工人員在安裝時要仔細研究并確認裝置的額定動作電流，并使之可以在建筑內部電路漏電時能夠正常發揮作用。

4.2 重視高層建筑接地保護系統的建設

高層建筑內部用電過程中容易因為電氣設備使用不當而造成各類故障，導致設備內部電壓情況不穩定，引起一系列供電事故。為改善這一情況，高層建筑施工團隊需要重視接地保護系統，相關設計人員在設計方案時應當根據實際情況對初步方案進行優化，并將優化點落實到最終方案里。

4.3 合理選擇備用電源

由于高層建筑用戶數量多，一旦出現停電事故將會嚴重影響人們的日常生活和工作。因此，在高層建筑電氣設計過程中，要結合實際情況來對備用電源給予科學、合理選擇，以此來降低停電對居民產生的不利影響。在備用電源選擇時，如果是以單臺機組為主，要合理控制額定容量，最好低于1600kVA。在發生斷電后，備用電源將會自動啟動，以此來降低因停電造成的各方面損失。當發電機達到特定程度時，最好控制分批投入，并合理錯開投入時間，以期為恢復電流提供時間。恢復電力供電時，還需要至少延遲1min，待供電徹底恢復后，電機組才可以重復供電。

5 結語

綜上所述，高層建筑電氣系統低壓配電設施的設計與建筑的使用、用戶的生命安全息息相關。因此，低壓配電設施的設計過程必須要有管理人員進行全程監督，同時要保證設計人員的專業水平滿足要求，遵循規定的接線方式并重視供電電源設置。目前在建筑電氣設備低壓配電設備設計過程中，仍然存在許多不合理的情況，設計人員要重點關注這些問題并找出方法予以解決，以提高電氣設備的使用安全性，從而提高建筑的整體質量。