高層建筑電氣的低壓供配電系統可靠性分析

張曉瑩

摘 要：高層建筑的自動化、智能化發展程度越來越高，其系統的復雜性也比一般的建筑要復雜的多，因此其用電容量、供電系統復雜性對低壓配電系統設計提出了更高的要求。作為整個建筑的動力源，低壓配電設計的好壞直接關系到建筑系統各個功能的實現，本文主要對影響高層建筑低壓供配電系統影響因素以及供配電系統的安全性和可靠性進行分析和探討。

關鍵詞：高層建筑；低壓供配電系統；電氣設計

1 前言

低壓配電系統是電氣設計中最為關鍵的部分，是整個建筑電氣系統的重要組成，對整個電氣系統有著不可替代的作用。想要設計安全可靠的低壓供配電系統，就應當按照建筑的特點以及用電設備的性質等進行綜合考慮，設計出科學的供配電方案。

2 影響建筑供電系統的安全可靠性的原因

2.1 過載及短路保護

在傳統的低壓供電系統中，過于重視過載、短路保護等方面的問題，雖然達到保護用電設備和供電線路不受損壞的目的，但忽略了其安全問題。

2.2 保護裝置不到位

由于正在運行的低壓配電系統中，保護接零和過流保護裝置等相關安全保護措施設置出現問題，乃至其無法科學有效地對漏電情況進行控制，導致高層建筑經常性出現火災事故，造成嚴重的人身傷亡和財產損失。

2.3 電氣接地質量問題

在高層建筑電氣的設計以及施工過程中，低壓配電系統的接地形式有混用的現象，但供電系統沒有進行任何安全有效的接地處理，或者沒有按相應工作規范要求進行接地，導致電氣接地的質量出現問題，沒有對關鍵性電子設備進行等電位連接設置，從而造成大量觸電等不該發生的人身傷亡事故。

2.4 漏電保護器使用問題

隨著各種電器設備的廣泛應用，漏電保護器的使用范圍日益普及，漏電保護器是目前存在的一種能夠有效控制和防范接地故障，避免人觸電擊和電氣火災發生的有效保護電器，但由于目前漏電保護器的選用和接線方面的問題，漏電保護器往往沒有發揮其完整的作用，從而供電系統的可靠性與安全性被降低。

3 高層建筑低壓供配電系統可靠性分析

3.1 低壓供配電干線分支模式

高層建筑常用的低壓供配電分支模式包括三種：（1）樹干式分支。樹干式的供配電方式主要是把建筑各個樓層的配電箱設置在電氣豎井內，通過接式封閉母線槽、電纜穿刺線夾等把電有效分支。該模式主要在樓層多、負荷大的建筑，優勢在于安裝維修方便，減少了低壓配電屏的量；（2）分區樹干式分支，該種供配電方式采取每個回路干線負責一個供配電區域，可靠性較好。其中，每一個回路干線負責5～6層。高層建筑層數較多，因此分區可按照實際情況進行優化調整，但最高層數不可大于10層；（3）放射式分支。該模式也是高層建筑低壓供配電的主要方式之一，在消防設施和重要用電負荷重可采取該種模式，也就是應用專用型垂直干線回路。回路和備用回路是相互獨立的，可在末端供配電箱進行自動轉換。

3.2 配電設備的可靠性分析

供配電設備選擇的先進性、設備自身的可靠性直接影響低壓供配電系統的可靠性。因此，需要選擇性能良好的設備，比如變壓器、繼電保護設備等。這些設備自動化程度高，具有一定的錯相保護、自動分合閘等功能，大大提高低壓供配電的可靠性。高層建筑可選用防火性能好的箱型干式變壓器，因為干式變壓器的絕緣材料均是難燃、阻燃性質材料。即使出現火災、雷擊等情況，也不會造成很大災害。同時，干式變壓器具有很強的防潮和防污性能，可在惡劣環境中運行。

3.3 系統主接線可靠性分析

高層建筑低壓供配電系統是直接面向控制終端的，設備多、分別廣，且現場條件較為復雜，系統本身和設備頻繁操作、故障問題等會導致諧波干擾等情況，可靠性要求較高。要求低壓供配電系統要采取系統集成的方式，降低投資和運行費用。高層建筑低壓供配電一般采用交流380/220V放射式貨樹干式結合的供電方式。對于集中負荷貨重要負荷采取放射式供電，照明及一般性負荷采用放射式和樹干式結合供電方式，可滿足供電要求，提高供電安全性和可靠性。

4 高層建筑低壓供配電系統安全性分析

4.1 供電線路安全的設計

在滿足電力負荷的要求下，供電線路的可靠性也是非常關鍵的，供電線路的敷設方式通常應當按照建筑自身的特點以及用電設備的分布等因素確定，應當盡量避免因為外部熱源或者灰塵聚集以及腐蝕污染等環境對于布線系統產生的影響，還應當注意避免在敷設以及使用的過程中因為建筑物的伸縮、受到沖擊以及震動等外界應力造成的損失。高層建筑的消防用電設備一般采用專用的供電回路，包括防排煙風機、消防控制室以及消防水泵等的供電，針對此種情況，施工方應當在最末級的配電箱出設置自動切換裝置，敷設的配電線路應當滿足相關規范。在建筑電氣設計中，地下室車庫應急照明配電通常會直接明裝在車庫墻上，而配電箱沒有安裝防水設施，假如在配電箱附近發生火災，配電箱將會很快被燒毀，針對此種情況，施工人員應當在配電間設置配電箱，以此保證應急照明系統的可靠性。

4.2 漏電斷路器的選擇方法

在高層建筑接地保護設置中，漏電斷路器是必不可少的，以下針對漏電斷路器的選擇的相關注意事項進行分析，其中選擇漏電斷路器的額定動作電流時非常關鍵的一步。選擇漏電斷路器額定動作電流時，首要任務就是針對配電系統中末端所接用漏電斷路器的電擊能量，對其安全界限確定一定的標準，要重視電氣系統中的正常泄漏電流設置，必須低于漏電斷路器的額定動作電流，避免造成電路電壓的損壞，要遵循一定的原則來確定漏電斷路器的動作電流，在電氣設計過程中，不僅要在分支線、線路末端用電設備使用漏電斷路器，而且要電路支線、干線使用漏電斷路器，這樣才能更好地保護電路電網。

4.3 低壓配電系統設計中的接地保護

高層建筑應可靠接地，其接地要嚴格的要求。配電系統設計往往采用IT、TT、TN這三種接地保護模式。其中TT系統往往是提供設置在外露導電的部分的接地保護，起到的是及時切斷故障回路中的電流的作用，實現電氣保護的功能；TT系統具有的接地故障保護和IT系統差不多，同樣是設置電網的外露部分。在進行接地保護的時候，如果電網的外露導電部分的故障電壓在規定的標準之下，TT系統不會對供電進行保護性切斷，只是通過相關的警報裝置發出報警，提示相關工作人員排除相關故障。

TN系統的接地故障中，大多數是由于金屬性短路或者是故障發生時電流過大才會引發TN系統的保護機制。因此，應該采用電流保護器來實現對電路負荷和電流短路的保護功能，達到接地保護的作用。除此之外，配電系統的接地應與防雷接地獨立開來，以免形成干擾。

5 結束語

總之，在低壓配電系統設計時，設計人員應盡可能科學合理布局，全面衡量供電系統的可靠性和安全性，同時高效利用能源資源，盡可能的實現建筑物的節能降噪，以此保證低壓供配電系統的可靠性和安全性。

參考文獻：

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