建筑電氣設計中關于低壓配電系統安全性的探究

丁宗臣

【摘要】低壓配電系統安全設計是高層建筑電氣設計的重要組成部分。如果電氣設備配置數量多，低壓配電系統會長期處于高負荷運行狀態，進而增大電氣安全風險系數。本文論述了高層建筑電氣設計中低壓配電系統的設計要求與接地保護形式，分析了設計環節存在的各類問題，最后提出相應的改進措施。

【關鍵詞】高層建筑;電氣設計;低壓配電系統;安全性

高層建筑建設規模大、內部結構復雜，且電氣設備配置數量多，這極大的提高了對電氣設計的標準要求，同時也增加了發生電氣安全事故的概率。做好高層建筑低壓配電系統安全性設計，是確保建筑電氣系統安全穩定運行的必要條件。

1、高層建筑低壓配電系統的設計要求

1.1優化供電電源安全性能

當前，高層建筑主要利用消防設施進行滅火，而消防設施則需要依靠供電裝置才能正常運轉。在這種情況下，如果供電電源系統的安全性能較低，一旦高層建筑發生緊急火災事故，噴淋裝置與消防照明裝置等無法正常啟動，會造成嚴重的財產損失與人員傷亡。

此外，國內大多數高層建筑都安裝了電梯。如果供電系統安全性能較低，則會引發電梯因供電問題而停止運行，并對高層住戶的生活帶來極大的不便。在高層建筑電氣設計中，保障低壓配電系統安全性，對于維護公眾生命財產安全與社會關系穩定具有重要意義。

1.2加強供電電源持續性與穩定性

一般來說，通過電網能夠提供兩個獨立電源的高層建筑，基本能達到一級以及二級負荷的標準要求。由于高層建筑內部結構的負荷體系較為復雜，在電氣設計過程中，應充分考慮如下幾方面問題：當高層建筑的主供電系統出現故障，備用供電系統也無法正常啟動時，可以將柴油發電機作為備用電源。針對只配有一個獨立電源的高層建筑，必須將柴油發電機作為備用電源。在高層建筑低壓配電系統設計中，需要配置兩個或兩個以上的切換電源，而且電源切換流程必須符合行業標準規范。

2、高層建筑低壓配電系統設計中存在的問題

2.1過載與短路

過載是指電氣設備及線路的流通電流超過額定電流限值。短路是由電氣設備及線路荷載過重導致的電路損害問題，具有極大的危害。短路不僅會損害電器元件，還會對公眾生命財產安全構成潛在威脅。中壓配電系統與低壓配電系統出現過載或短路等問題，會直接影響高層建筑中用電設備的正常使用，甚至引發電擊與火災等安全事故。

2.2接地不良

接地不良會增大接地電流的沖擊力，使零線或地線斷路。由于接觸電阻高，極易導致接觸不良點位出現燒融和電弧現象，進而對用電設備造成不可逆的損害。

2.3保護裝置敏感度低

保護裝置可以實時監測低壓配電系統的漏電情況，向監控終端發出預警信息，以便相關人員采取合理的處置措施。由此，減輕財產損失與人員傷亡。然而多數保護裝置對漏電對象的敏感度偏低，這極大的制約了其性能的發揮。

3、高層建筑低壓配電系統的接地保護形式

在高層建筑電氣設計中，低壓配電系統屬于重點內容。積極開展接地保護設計工作，可以增強高層建筑供電系統低壓電流和電壓的穩定性，減小外界環境的不利影響，從而促進整個供電系統的安全穩定運行。

3.1低壓配電IT系統

IT系統是低壓配電系統的重要組成部分。正常情況下，IT系統中電源端口帶電區域是不需要進行接地裝置的。如果IT系統中電源端口的帶電部分經過高電抗或高電阻，或者用電設備存在外漏導電部分，則需要接地保護。若采用IT系統作為高層建筑低壓配電系統的電力供應裝置，則必須使其供電穩定性達到標準要求。

3.2低壓配電TT系統

采用TT系統進行高層建筑低壓配電系統供電設計，必須在供應電源的中性點部位開展直接性的接地保護設計工作。而對于電氣設備的外漏導電部位和供應電源中性點接地部位，應配置對應的保護裝置，以強化整體接地保護工作效果。在應用低壓配電TT系統時，PESBN之間是不通電的。為提升整個電氣系統的應用水平，必須保證PE線路始終處于不通電狀態。通常情況下，低壓配電TT系統多適用于電容量偏低且用電需求較低的地區。

3.3低壓配電TN系統

當前，多數高層建筑低壓配電系統多采用TN系統進行供電。在實際設計過程中，應全面控制各類電氣設備，注重設備外殼的有效連接。在確保電氣設備處于同一個保護線的基礎上，有效連接配電系統中的各個中性點，增強運行狀態穩定性。需要格外注意的是，低壓配電TN供電系統中，存在著如下三種模式：TN-C模式、TN-S模式以及TN-C-S模式。設置這三類模式的主要作用是協調處理低壓配電系統中性線和保護線的合并關系。

與此同時，在高層建筑電網工程設計過程中，若電網線路中的銅導線截面積達到一定標準要求，則需要選擇合理的接線方式，以此最大限度的降低不良現象的發生概率，確保整個電網線路的穩定運行。

4、加強高層建筑低壓配電系統安全性的具體策略

若想促進高層建筑低壓配電系統的安全穩定運行，相關人員必須從如下幾方面著手：優化低壓配電IT系統接地保護裝置;優化低壓配電TT系統接地保護裝置;優化低壓配電TN系統接零保護裝置;針對接零系統，采取重復接地方式。

4.1優化低壓配電IT系統接地保護裝置

保護接地是提高低壓配電系統安全性的重要手段。接地體充當電氣設備外殼與大地的連接媒介，若電氣設備出現漏電現象，接地體可以快速將漏電電流傳輸至大地，進而降低電氣設備外殼電位與地電位的差值，保證整個低壓配電系統的正常運轉。

IT型低壓配電系統保護體系屬于三線三相制配電系統。依靠接地保護系統，可以將三相變壓器轉化為Y型結構。在實際操作過程中，相關人員要設置對應的接地保護裝置，以RE接地極將作為電氣設備與大地的連接媒介。一旦發生緊急漏電事故，由于輸出電流量較大，即便人體直接觸碰電氣設備外殼，也不會發生安全事故。

4.2優化低壓配電TT系統接地保護裝置

TT型低壓配電系統接地保護體系以接地保護形式為主，這極大的降低了電氣設備發生漏電現象的概率，且將電壓值控制在安全范圍內。但TT型低壓配電系統的應用環節仍存在諸多問題。為維持低壓配電系統的安全運行，相關人員應安裝RCD漏電保護器。一旦電氣設備發生漏電現象，低壓配電系統的接地保護系統會自主檢測，并切斷供應電源。RN的主要功能是控制中性點的連接，而中性點位置引出的線就是中性線。當前，高層建筑低壓配電系統以380/220V三相四線制為主，這能夠滿足動力負載與照明負載的供電需求。

4.3優化低壓配電TN系統接零保護裝置

TN型低壓配電系統保護接零體系對變壓器中心點實行接地連接，通過保護線將電氣設備不帶電位置連接零線，達到接零保護的目的。在低壓配電系統運行過程中，若各相線間發生碰撞，短路電流流經保護零線與金屬外殼時會構成閉合回路，啟動繼電保護裝置，及時切斷電源，避免觸電現象的發生。

對此，相關人員需根據高層建筑的特點和使用需求，選擇對應的中性點和保護線連接方式。低壓配電系統的TN-S運行模式起到隔離PE保護線和中心線的作用，具有極大的安全性。低壓配電系統的TN-C-S運行模式可以對進戶桿與用戶端進行隔離，并限制PE導線和N導線的合并，提高L導線和N導線的絕緣能力。再者，在干線末端安裝斷零保護裝置，可以進一步加強安全保護效果。

4.4針對接零系統采取重復接地方式

在高層建筑電氣設計中，相關人員可以采用重復接地方式，并對PE線、零線和大地實行金屬鏈接，加大低壓配電系統的保護程度。

首先，這種重復接地保護方式可以有效降低用電設備發生漏電現象的概率，實現RG、RN與零線的整合配置，形成完整的支路體系，降低漏電回路阻抗，以便漏電保護裝置快速啟動。同時，減小電氣設備外殼電壓，推動整個低壓配電系統的安全穩定運行。

其次，重復接地方式可以有效降低零線斷線風險系數。當變壓器零線斷線后，斷線位置極易造成漏電線性，而用電設備外殼相電電壓與對地電壓相等。當人體接觸用電設備外殼后，低壓配電系統會快速產生大量斷路電流，降低斷線位置對地電壓，最大限度的減輕零線斷線的負面影響。

最后，重復接地方式可以有效解決零線不平衡電壓問題。若三相負載差距過大，零線電流會形成電壓降。采用重復接地處理方式，則可以大幅度減小接零設備外殼的電流，排除安全隱患。

結語：

綜上所述，本文圍繞高層建筑電氣設計中，低壓配電系統的安全性展開系統探究，以此優化電氣工程設計，保證低壓配電系統的安全穩定運行，最終降低系統風險系數，保障公眾的生命安全。

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