高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全

田小燕

（甘肅澳華建筑規劃設計有限責任公司，甘肅 武威 733000）

0 引言

隨著我國城市建設水平不斷提高，當今新建工程多數都是高層建筑。高層建筑工程量大、內部結構復雜、電氣設備投入量多，從而提升了電氣設計要求，增加了電氣安全事故發生頻率。在高層建筑電氣設計當中，低壓配電系統十分重要，必須要保證低壓配電系統設計合理性、科學性，確保建筑電氣系統可以平穩運行。從低壓配電系統設計現狀來看，其主要的設計模式有TT、TN、IT 三種類型，安全設計標準也存在著差異。

1 高層建筑中常見的低壓配電系統模式

1.1 TT 低壓配電系統

在過去，建筑工程普遍采用TT 系統，但相比TN 系統，TT 系統的應用范圍更窄，因此在新建工程中很少使用。TT 系統主要是電源中性點接地設計方案，從而確保低壓配電系統安全性。在TT 系統運行當中，通常PE 線、中性線路不通電。雖然TT 系統可以降低電氣設備外殼對地電壓，但依然存在些許安全隱患問題。因此，當今TT 系統更多是在多層或電容小的村莊低壓電網中。

1.2 IT 低壓配電系統

IT 系統在實際運行當中，一旦發現配電系統產生了故障情況，此時系統可以自動切除外部導電部分，并發出相應的警報，工作人員可以及時掌握那個部分出現了故障情況，從而恢復系統運行安全。但IT 系統承載量小，適用于電氣系統體系小的領域，而高層建筑電氣低壓配電系統體系較大，大型電氣投入量更多，所以不適用IT 系統。

1.3 TN 低壓配電系統

考慮到高層低壓配電系統中TT、IT 系統都存在著一定不適應性，因場當今高層建筑電氣低壓配電系統設計中普遍都采用TN 低壓配電系統。該系統最大特性就是可以將電氣設備連接到金屬外殼，實現集約化控制和保護。采用更加靈活的保護模式確保低壓配電系統安全。為了能夠提升低壓配電系統質量，提沖除了設置外殼保護線，其中性點也采取了相同保護方案。根據電氣設備外露導電部位、連接方式可以劃分為TN-S、TN-C、TN-C-S 三種形式。三種保護模式可以根據保護線、中性線合并關系合理設置，提升低壓配電系統安全性。

2 加強建筑電氣系統中低壓配電系統安全的措施

2.1 接地安全保護設計

高層建筑低壓配電系統內可以從多個方面進行考慮，要重點保證人員安全、設備安全。由于高層建筑居民數量較多，如果發生火災問題需要較長的疏散時間，基于安全考慮需要設置自動切斷故障點的保護裝置，同時做好接地工作。電氣設計中，為了避免外部電壓影響低壓配電系統穩定性，要連接低壓配電系統接地保護總電位，并針對性對TT、IT、TN 系統展開接地安全設計。

2.1.1 TT 系統接地

在高層建筑電氣設計當中，通常都是采用380/220V 三相四線低壓配電系統，大部分情況下都可以滿足電氣設備正常運行要求，如動力荷載、照明負載等。TT系統主要是采用RP 接地方法，可以自動切斷地級和中山點接地的電氣連接，此時RE 接地極會低于RP 接地極，將RE 接地極連接RN 可以形成10V 電壓降，阻隔故障回路，從而保證抵押配電系統安全性。

2.1.2 IT 系統接地

IT 接地系統接地故障主要是設計在外部導電位置，可以確保電氣系統運行安全，同時在出現故障回路時自行切斷故障電路。但需要注意一點，每個相線阻抗都要與大地連接，與絕緣電阻并聯分布到電容中，這樣即可保證人體觸及、電氣設備外殼電壓控制在安全范圍內，更好的起到保護作用。

2.1.3 TN 系統接地

TN 接地系統的短路電流主要采用電流保護方案，確保電氣設備運行的安全性，合理接地方案可以有效降低故障造成的影響。在設計中，由于高層建筑線路更長、截面規格不同，可能會增加漏電風險，所以要增設漏電保護器。在系統運行當中，如果相線出現了碰撞故障，則短路電流會經過保護零線、金屬外殼出現閉合回路情況，此時會自動啟動繼電保護裝置將電源切斷，避免短路故障進一步發展。設計中要科學選擇中性點、保護線設計形式。其主要表現在：（1）TN-S 隔離中心線、PE 線路，可以提升系統安全性；（2）TN-C 和TN-C-S 隔離用戶端、進戶線，在系統前部設置PEN，阻隔相連導線、PE 線，這樣即可保證阻線、相線絕緣平衡，將斷零保護器安裝在干線末端，這樣即可確保安全防護效果。

2.2 合理配置漏電斷路器

低壓配電系統最常見的問題就是漏電，針對此類問題需要設置漏電斷路器。合理選擇漏電斷路器，可以有效提升低壓配電系統安全性，降低漏電風險。工作人員在選擇漏電斷路器過程中要結合低壓配電系統實際情況，確定漏電斷路器額定動作功率。為了保證漏電斷路器額定動作電流精度，要求相關工作人員在選擇斷路器時遵守以下幾點要求：

（1）根據低壓配電系統要保證漏電斷路器抗電機性達到指定標準，同時保證安全界限稍大于低壓系統要求范圍。

（2）漏電斷路器額定功率要大于電氣系統電流泄露量，同時要防止電流安全范圍內出現誤操作問題。

（3）為了保證帶建筑電氣系統運行安全，要檢測各個線路、主干線路末端、用電設備等漏電情況，并針對性設置漏電斷路器，保證整個配電系統運行的安全性。

2.3 低壓配電系統優化

低壓配電系統在能夠滿足電力負荷基礎上，保證低壓配電系統運行安全性、可靠性。對于高層電氣系統來說，主要包含一級、二級負荷，通常設置2 臺或2臺以上變壓器，還需要配備相應的柴油發電機組。柴油發電機組設計中，如果采用10kV 兩進線回路同時停電時，此時柴油發電機自動投切作為備用電源使用，要求備用電源在10s 內啟動，負責電梯、安全指示燈供電。為了保證消防系統可靠性，一旦發生了火災隱患，系統要自動切除非消防用電負荷。同時接通報警裝置和火災應急照明、疏散標志燈。所以在高層低壓配電設計中要科學選擇設計方案，以便在工程實際應用中可以快速發揮系統作用，保證配電方案合理性，從而提升高層建筑運行的安全性、可靠性。

2.4 保護裝置選擇性動作

低壓配電系統中，一旦出現接地故障、短路故障時，要求相應的保護裝置自動動作配合物，切斷故障線路，如果超出預設范圍則保護裝置不會動作。在系統運行當中，一旦某個部位出現了短路故障問題，則相關設備、電路首先會啟動保護動作，將故障線路斷開，從而避免出現越級跳閘問題。低壓配電系統保護裝置選擇性動作方案中，一旦出現了配電系統故障問題，可以在確保配電系統安全性同時，盡可能降低斷電范圍，降低因為斷電造成的不必要損失。

3 結束語

綜上所述，對于高層建筑電氣低壓配電系統設計來說，從多個方面加強低壓配電系統安全設計，可以有效保證整個配電系統的運行安全。這就需要掌握高層建筑常見的低壓配電系統形式，針對現有的低壓配電系統進行優化，做好線路結構設計、電氣設備設計工作，從而保障整個高層建筑電氣安全。