高層建筑電氣設計低壓配電系統安全性分析

李丹

摘 要：隨著我國城鎮化進程的發展，各地高層建筑越來越多，高層建筑內配電設備及用電人員較多，一旦出現安全問題，影響較大。為了更好的確保高層建筑的安全性，需要對高層建筑電氣設計中低壓配電問題引起足夠的重視。本文主要從低壓配電系統結構、高層建筑中低壓配電系統中常見的安全性問題以及相關的措施方面進行了闡述。

關鍵詞：高層建筑；配電系統；電氣設計

1 前言

在建筑電氣系統中，低壓供配電系統是確保其正常、穩定運行的前提條件，如果電氣系統在設計過程中，不能滿足低壓供配電系統的一些基本條件，很可能會導致一系列的建筑電氣設備安全事故的發生，特別是高層建筑，不僅安裝工藝復雜而且電氣設備的基數大，使用人員多，一旦出現問題，影響較大。因此，需要我們對低壓配電系統的安全性引起足夠的重視，并以此來提高電氣設備運行的可靠性。

2 低壓配電系統結構

低壓配電系統由配電變電所（通常是將電網的輸電電壓降為配電電壓）、高壓配電線路（即1千伏以上電壓）、配電變壓器、低壓配電線路（1千伏以下電壓）以及相應的控制保護設備組成。常用低壓電力配電系統接線形式有三種，即放射式、樹干式和鏈式。放射式供電可靠性高，故障發生后影響范圍小，切換操作方便，保護簡單，便于自動化，但配電線路和設備數量多造價較高；樹干式配電線路和設備數量少且投資少，但故障影響范圍較大，供電可靠性較差；鏈式特點與樹干式相似，僅適合小容量設備配電。在正常環境下，當大部分用的設備容量不很大，布置比較均勻，又無特殊要求時，宜采用樹干式配電；當用電設備容量較大，或負荷性質重要，或在潮濕、腐蝕性環境中，則宜采用放射式配電；當一些容量很小的次要用電設備距供電點較遠，而彼此相距很近時，可采用鏈式配電。但每一回路鏈接設備不宜超過5臺、總容量不超過10kW。

3 高層建筑中低壓配電系統設計要求

3.1 低壓電力配電系統的基本原則

（1）低壓電力配電系統應根據工程性質、規模、負荷容量等因素綜合考慮。應滿足生產和使用所需的供電可靠性和電能質量的要求，同時應注意接線簡單，操作方便安全，具有一定的靈活性，能適應生產和使用上的變化及設備檢修的需要。（2）自變壓器二次側至用電設備之間的低壓配電級數不宜超過三級。（3）在高層建筑內，當向樓層各配電點供電時，宜采用分區樹干式配電，但部分較大容量的集中負荷或重要負荷，應從低壓配電室以放射式配電，如電梯、冷凍站主機設備、消防或安防控制室用電等。

3.2 合理設置供電電源

根據電氣行業相關規范，為保證高層建筑用電安全可靠性，要求一類高層建筑內走道照明、值班照明、警衛照明、障礙照明用電，主要業務和計算機系統用電，安防系統用電，電子信息設備機房用電，客梯用電，排污泵、生活泵用電為一級負荷。有特殊要求的辦公用的，重要場所用電為二級。二類高層建筑內主要通道及樓梯間照明用電，客梯用電，排污泵、生活水泵用電為二級負荷用電，其余用電為三級負荷。消防系統用電級別與建筑物內最高級別一致。為保證消防負荷和重要的一級負荷供電可靠性根據具體規范要求及建設需求設置柴油發電機作為應急電源。

4 高層建筑中低壓配電系統中常見的安全性問題

4.1 過載和短路保護問題

短路與過載保護問題是低壓配電設計中最為關注的問題。當配電線路設置與設備用電容量不匹配，或者因為操作不規范，線纜或設備老化等問題時，就容易出現過載或短路等問題，這些不僅會造成電器元件損壞還可能引發電擊和火災事故，對人們造成生命安全的傷害。根據規范要求低壓配電線纜應裝設短路保護和過負荷保護，且線路上裝設的上下級保護電氣，其動作特性應具有選擇性，且各級之間應能協調配合。非重要負荷的保護電氣，可采用部分選擇性或無選擇性切斷。

4.2 接地保護

在高層建筑低壓配電系統設計中，經常會出現混用接地形式的情況。根據電源點對地關系和負荷側電氣裝置的外漏導電部分的對地關系，接地系統可分為TN、TT、IT三種系統。TN系統按N線（中性線）與PE線（保護線）的組合情況還分TN-S、TN-C-S和TN-C三種系統。TN系統電源端有一點直接接地，通常是中性點，電氣裝置外漏可導電部分通過保護中性導體或保護導體連接到此接地點；TN-S系統整個系統的N線和PE線是分開的；TN-C系統的N線和PE線是合一的即PEN線；TN-C-S系統是一部分線纜的N線是合一的。TT系統電源端有一點直接接地，電氣裝置的外漏可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。IT系統電源端的帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地。電氣裝置的外漏可導電部分直接接地。

TN—C系統的安全水平較低，應用于不允許斷開PEN線檢修設備時不安全，對信息系統和電子設備易產生干擾，可用于有專業人員維護管理的一般性場所。TN-S和TN-C—S系統適用于有變電所的一般性場所。TT系統則適用于不附設變電所的一般性場所，尤其是無等電位連接的戶外場所（如戶外照明、戶外演出場地、戶外集貿市場等場所的電氣裝置）。IT系統適用于不間斷供電要求高和對地故障電壓有嚴格限制的場所，如應急電源裝置、消防、礦井下電氣裝置及有防爆要求的場所。

4.3 保護裝置設置

保護裝置在高層建筑中的主要作用是，對壓配電系統的漏電情況進行檢測，針對在檢測過程中發現的漏電問題及時的進行預警和控制，進而最大程度的保障居民的人身安全以及財產安全。但通過目前的實際情況來看，漏電保護裝置設置或者標注不合理，不該立即保護跳閘的沒有注明只報警不跳閘，或者該立即跳閘的注明只報警，或者漏電電流跳閘值設置不合理，此外可能由于施工質量問題，產品選擇不合格，出線漏電問題時，漏電保護裝置不能及時動作，造成事故安全。

5 高層建筑中低壓配電系統安全性加強措施

5.1 加強接地保護

加強接地保護在高層建筑中低壓配電系統中顯得尤為重要，可以避免由于高低壓短接等一系列不當的操作而引發的安全性問題，所以在針對高層建筑電氣設計中低壓配電系統的安全性上，必須結合該高層建筑的特征進而設置出最為合適的接地系統。在進行設計的過程中還應當注重電力設備的標準接地要求以及接地措施的落實情況等，從而保障高層建筑中低壓配電系統的安全與穩定。

5.2 合理選擇漏電斷路器

漏電斷路器作為建筑物接地保護裝置中必不可少的設備之一，一旦出現電力故障漏電斷路器會立即進行保護。在選擇漏電斷路器設備的過程中應根據高層建筑電氣設備使用的實際情況來選擇最為適宜的漏電斷路器。此外，斷路器中的額定動作電流必須要能夠與斷路器的電流量相互匹配，否則會造成非常嚴重的后果，只要低壓配電系統中的漏電電流沒有超過漏電斷路器額定動作的電流量即可確保電路不受到任何的損害。

6 結束語

綜上所述，在低壓配電設計中，應根據高層建筑規范、建筑物性質以及用戶電力需求，確定好各用電設備負荷分級，合理布局各變配電室位置，選擇合適的接地保護系統及漏電保護裝置，并注意各保護裝置參數的選擇，以保證建筑物的用電設備安裝和使用的安全性。此外在設計中宜提醒建設方和施工單位選擇滿足國家規范要求的電氣設備，按圖規范施工，不隨意串改線路，以保證建筑物配電系統的安全性。

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