某醫院建筑電氣設計中低壓配電系統故障原因分析

摘要：低壓配電系統由多個電氣設備、多回線路等組成，系統構成復雜，若某一電氣設備或某一回線路出現故障，將跳閘該故障線路，若故障線路保護拒動，會發生越級跳閘事故，導致整個低壓配電系統跳閘，供電中斷。現以某市三甲醫院建筑電氣設計中的低壓配電系統為例，分析了該醫院樓層配電間內醫療負荷配電箱及地下1層配電室低壓配電柜發生故障的原因，提出了相應的處理措施，及時消除了該故障。

關鍵詞：電氣設計;低壓配電系統;過負荷;短路;漏電;處理措施

0 引言

通常電壓等級在6 kV以下的電氣系統稱為低壓配電系統，電壓等級在250 V以下的設備稱為低壓電氣設備。低壓配電系統在各行業電氣設計中占有重要地位，其布置復雜，在高層建筑中體現得尤為明顯[1-3]。低壓配電系統各回線路基本直接接入終端用戶或設備就地控制柜，一旦某一回線路或某一電氣設備出現故障，會調整故障線路，若保護拒動，將發生越級跳閘事故，擴大故障范圍[4]。按低壓配電系統接地方式的不同，可分為三相三線制系統（IT系統）、三相四線制系統（TT系統）、三相五線制系統（TN系統）[5]。低壓配電系統的常見故障大致可分為漏電故障、短路故障以及過負荷故障[4]。本文主要對某市三甲醫院樓層配電間內醫療負荷配電箱及地下1層配電室低壓配電柜故障進行分析判斷，確認了故障原因為漏電所致，對此提出了有針對性的處理措施，消除了此類故障。

1 工程概況

某醫院位于某市開發區，該醫院在2018年11月實施了手術部改、擴建專項凈化工程，項目內容主要包括住院樓地下1層至地上7層的裝修、機電及照明等低壓配電系統的設計及施工，總改造面積約7 000 m2，低壓配電系統采用TT系統，如圖1所示，低壓配電系統采用直接接地方式，低壓側電源中性線N經一電阻RN=6 Ω的接地裝置接地，電氣設備外殼經接地電阻RD與大地相連，接地電阻雖然可降低設備漏電時的故障電壓，卻不能將電壓降低到安全范圍內，存在人體觸電危險，因此本工程低壓配電系統還設計有漏電保護裝置。

2 故障簡介

該工程改、擴建結束后，對低壓配電系統進行了帶電試驗驗收，系統試運行30 h后，該醫院位于樓層配電間內的醫療負荷配電箱分支起火，該分支線路跳閘，設備被燒毀，該樓層供電中斷。事故發生1天后，該樓地下1層低壓配電室低壓配電柜內的電氣設備出現短路被燒毀，低壓配電柜外殼出現類似被擊穿的孔洞，電纜絕緣護套內有滲水現象，事故造成該樓層中斷供電1 h，索性未造成人員傷亡。

3 故障原因分析

3.1? ? 短路故障

在低壓配電系統線路上，因各種原因導致回路中火線與零線絕緣受損，火線與零線互搭，產生超過設備、線路額定電流的現象叫短路。發生短路時，回路中的電流相對較大，在短路點易產生強烈的電火花、電弧，導致導線金屬被熔化，引起導線絕緣層及周圍可燃物燃燒，同時，過流保護動作跳閘該回線路。排查兩故障點，未發現各回線路存在絕緣破損、線路互搭現象，故排除兩點接觸短路故障。

3.2? ? 過負荷故障

過負荷是指線路中的電流超過了金屬導線的安全電流（即額定電流）。導線絕緣層壽命受溫度影響較大，溫度越高其絕緣效果越差。由焦耳定律Q=I2Rt可知，電流流經導線時，導線發熱量與流經電流的二次方、導線絕緣電阻值、電流通過時間成正比，即電流越大、電阻越大、時間越長，導線的發熱量就越大，長時間過負荷運行，加速了絕緣層老化。

對故障支路線路容量重新核算，結果滿足該項目工程設計要求，且還有富余量;隨機抽樣檢測絕緣層情況，均完好無損，符合出廠相關參數要求，因此，排除故障是因線路過負荷所致。

3.3? ? 漏電故障

導線或端子排或支架絕緣材料絕緣水平差，導致導線與大地、導線與導線之間有電流流過稱為漏電。在低壓配電線路中，系統正常運行時，由于低壓配電線路和用電設備絕緣層的介質特性，線路與線路之間、線路與大地之間存在電容，配電系統中總存在一定的漏電流，但是，這些漏電流微乎甚微，線路絕緣能力不會因此受到影響，正常漏電電流簡圖如圖2所示。如果受到外界某種因素或幾種因素共同作用，線路絕緣將會被破壞，產生非正常的漏電電流，非正常漏電電流簡圖如圖3所示。

檢查故障點發現，負荷配電箱故障點靠西側墻處電纜絕緣保護套內有滲水痕跡，西側墻面較潮濕，因試運行期間該地區持續中雨，西側外墻防水施工質量不過關，導致雨水進入室內滲入電纜絕緣護套內;地下1層低壓配電室低壓配電柜處較為潮濕且有少量積水，經檢查地下1層集水池排水泵處理能力不足，集水池內廢水溢流至配電室低壓配電柜處，滲入電纜絕緣護套內，發生非正常漏電，絕緣被擊穿，引發故障。

4 處理措施

鑒于上述兩個故障性質相近，對負荷配電箱故障點靠西側墻臨時采用薄膜隔離措施，更換受潮電纜，待天氣好轉后對西側墻面重新做防水處理;清理地下1層低壓配電室低壓配電柜處積水，更換受潮電纜，更換出力較大的排水泵;并用臨時風扇對受潮配電箱、配電柜進行烘干處理后，重新試運行，系統未發生任何故障。

5 結語

低壓配電系統在電氣設計、施工過程中，應綜合考慮電氣設備、線路的額定容量以及各外在因素的影響，避免系統投運后故障頻發。低壓配電系統正常運行中，應加強定期巡檢、維護，若出現故障，及時查找故障原因，采取有效的措施防止故障的發生。

[參考文獻]

[1] 楊彩霞.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性分析[J].中國設備工程，2019（23）：167-168.

[2] 王弈辰.超高層建筑供電模式探討[J].機電信息，2019（33）：165-166.

[3] 徐旭茂.超高層建筑電氣設計的研究與應用[D].南寧：廣西大學，2019.

[4] 趙廣建.低壓配電故障原因及預防措施探討[J].通信電源技術，2019，36（9）：261-262.

[5] 凌智敏.低壓配電系統不同接地方式的兼容[J].建筑電氣，2018，37（6）：3-9.

收稿日期：2020-06-02

作者簡介：唐瑛（1993—），男，湖南永州人，助理工程師，從事機電安裝工作。