高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)的安全性

王鑠

（華商國際工程有限公司，北京 100069）

隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及民眾生活水平的日益改善，對建筑工程的品質(zhì)與性能提出了全新的需求?，F(xiàn)代家居生活不但要滿足最基本的日常生活需要外，更要豐富與多元化。因此傳統(tǒng)的高低壓配電體系也必須不斷的完善與革新，可以更好地應(yīng)對時間的變遷。對電氣設(shè)計來講，不但需要創(chuàng)新的突破，也存在著很大的挑戰(zhàn)。

以人為本，一方面是堅持指以“游客”為本，因為游客是帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中心力量。這就需要不僅提高服務(wù)質(zhì)量，還要加強(qiáng)對游客的保護(hù)，加強(qiáng)對旅游業(yè)的監(jiān)管。另一方面要以“人才”為本，因為人才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展之根，是產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的主干力量。所以，專業(yè)旅游人才隊伍的建設(shè)不容小覷。并且需要動員當(dāng)?shù)厝罕姺e極參與到全域旅游發(fā)展中，在共同建設(shè)靚麗內(nèi)蒙古的過程中提高群眾生活質(zhì)量。

1 高層建筑電氣設(shè)備的特點

在現(xiàn)代城市規(guī)劃系統(tǒng)中，高樓大廈的建筑比率也愈來愈高。其主要特征為建筑面積大、樓層高、構(gòu)造較為復(fù)雜、內(nèi)部設(shè)施眾多、能耗巨大、對管理要求較高等。和一般的多層房屋等建筑工程比較，高層建筑所涉及的設(shè)施與構(gòu)造也比較多樣。以電氣設(shè)備系統(tǒng)為例，其設(shè)施種類也往往較為多樣，功耗相當(dāng)大，負(fù)載密度很高，因此對電源安全性也有相當(dāng)嚴(yán)格的要求。為了保證這樣的電氣系統(tǒng)長期平穩(wěn)穩(wěn)定的運(yùn)行，它還必須進(jìn)行良好的安全管理，并嚴(yán)格控制了整個電氣系統(tǒng)的設(shè)計，從源頭上降低了安全風(fēng)險。

湖面湖容縮小，濕地調(diào)節(jié)氣候效用降低，溫暖效應(yīng)減退，洪澇災(zāi)害加劇。如1958年沅江和岳陽為例，冬季阮江氣溫高于岳陽，后兩地逐漸氣溫相近，1983年岳陽最低溫高于阮江；再如20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的特大洪水，都是濕地湖泊萎縮調(diào)蓄功能降低的結(jié)果。

對低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候也并不是毫無章法的，而是應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)實基礎(chǔ)之上，遵循一些原則來進(jìn)行轉(zhuǎn)變。第一點也是最重要的一點，就是在低壓配電的設(shè)計過程之中應(yīng)當(dāng)注重相關(guān)的優(yōu)化工作，尤其是應(yīng)當(dāng)對資金利用率的問題進(jìn)行相對應(yīng)的優(yōu)化，在保證資金總量盡可能少的前提下，最大的發(fā)揮資金的效益。第二點就是應(yīng)當(dāng)明確高層建筑在低壓配電環(huán)節(jié)之中存在的一些優(yōu)勢，根據(jù)現(xiàn)實情況出發(fā)，這一系列的優(yōu)勢能否真正的為高層建筑的電力配比進(jìn)行一些優(yōu)化，而不是在使用了低壓配電技術(shù)之后在后續(xù)過程中又會遭遇更多的問題，這是在設(shè)計過程之中應(yīng)當(dāng)注意的，而且對于低壓配電對于自身建筑具體會產(chǎn)生哪些增益，這些增益的經(jīng)濟(jì)效用和成本的問題有又是怎樣的，也是在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)重視的。

另外，在高層建筑之中，由于整體住戶的用電需求比較大，因此在電源的紅素除商業(yè)會更加大，在這一過程之中也會消耗更多的能量，為了迎合當(dāng)前社會環(huán)保的主旋律，低壓配電模式實際上也利用了更加高效的模式對電源進(jìn)行了合理的配比，在配電的過程之中保證了有限電源的利用率最大化，迎合了環(huán)保、綠色的主題，也能夠在配電過程之中減少不必要的資源浪費(fèi)，使有限的財力、物理能夠集中到有效的配電路徑上。

在許多高層建筑電氣系統(tǒng)項目的施工初步布線設(shè)計方案中，由于高層建筑的線路問題本身就會比普通低層建筑要更加的復(fù)雜多樣，低壓線路配電系統(tǒng)設(shè)計接地本身可能就已存在過一定層次的技術(shù)困難。一旦施工人員操作方式不當(dāng)，可能會直接造成幾種接地結(jié)構(gòu)形式的相互混淆的現(xiàn)象，一旦發(fā)生混淆就會導(dǎo)致不同的線路之間出現(xiàn)電源泄露，相互流轉(zhuǎn)的問題。然而，事實上，供電設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計在設(shè)計接地結(jié)構(gòu)層面如果沒有考慮采取更為科學(xué)靈活的故障處理等措施，或者干脆忽略掉了有關(guān)設(shè)計接地規(guī)范中的有關(guān)要求，這是很容易就導(dǎo)致設(shè)計電氣線路接地設(shè)計錯誤，當(dāng)接地設(shè)計出現(xiàn)錯誤的時候就會導(dǎo)致電器及其設(shè)備的電壓并不能夠得到平衡，會存在很大的安全隱患，一些金屬材質(zhì)的器材甚至在通電的時候會在表面都帶上一層電源，這是非常危險的。對于高層電氣系統(tǒng)建設(shè)中出現(xiàn)的其他一些大型核心設(shè)備，如果現(xiàn)場接地故障處理技術(shù)不當(dāng)，還會由此造成的更嚴(yán)重復(fù)雜的現(xiàn)場大面積雷擊觸電火災(zāi)事故，造成重大的設(shè)備經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重人員直接傷亡損失往往更是無法估量的。

低壓配電系統(tǒng)最主要的存在原因就是為了滿足高層住宅的需求，高層建筑中的住戶數(shù)量非常多，那么用電的需求也會變得更大，但是傳統(tǒng)的配電模式其實并不能夠滿足這么大批量的用電要求，因此在高層建筑之中是不能夠照搬原先的配電模式的，必須對電壓做出一系列的改變。于是低壓配電模式就正式的被運(yùn)用到了高層建筑之中，用低壓的方式來進(jìn)行配電也能夠保證整幢樓在供電的時候不會出現(xiàn)電路過載的情況，在合理的范圍之內(nèi)進(jìn)行電壓的控制也能夠幫助高層建筑提升整體的用電安全。

2 低壓配電系統(tǒng)的內(nèi)涵

該標(biāo)準(zhǔn)將高層建筑界定為建筑高度大于24m的公共建筑，或建筑高度大于27m的居住建筑物。整個大型高層建筑的低壓配電體系，主要由低壓配電設(shè)備、高壓供電線路和配電變壓器構(gòu)成。在安全工程設(shè)計中，充分考慮到超負(fù)荷的危險性，在整個大型高層建筑供電超負(fù)荷時，采用自動安全控制系統(tǒng)將電源斷開，從而保證高層建筑內(nèi)裝置和電器的安全。目前，在高層建筑低壓配電系統(tǒng)的實際工作中，因為電力線路和器件老化而產(chǎn)生的安全事故問題仍然突出。要確保低壓配電系統(tǒng)的安全平穩(wěn)工作，就有必要開展更完善的設(shè)計工作，包括選用合格的漏電保護(hù)器以及采用等電位連接方法。

在對高層配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程之中應(yīng)當(dāng)兼顧優(yōu)化性和高效性雙重原則，在設(shè)計環(huán)節(jié)之中將二者進(jìn)行貫穿，提升整體設(shè)計的效用，保證設(shè)計方案能夠幫助建筑配電的進(jìn)一步優(yōu)化。

最后應(yīng)當(dāng)注意的就是低壓配電本身的核心理念，低壓配電本身就是針對于高層建筑耗能更多而采取的環(huán)保節(jié)能措施，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)之中就不能夠本末倒置，而是應(yīng)當(dāng)把節(jié)能的理念貫穿于設(shè)計之中，在設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)更多的注重配電電壓、耗能問題，是否會造成一些不必要的污染等。并且在設(shè)計環(huán)節(jié)之中應(yīng)當(dāng)注意實際的效用問題，在應(yīng)用過程之中應(yīng)當(dāng)最大化的對電荷進(jìn)行利用，根據(jù)用電的需求合理的進(jìn)行配電系統(tǒng)的設(shè)計，保證實際的配電范圍并不會超出要求太多而造成一些不必要的浪費(fèi)，另外在實際運(yùn)用的過程之中也應(yīng)當(dāng)定期展開檢查，周期性的對一些故障問題進(jìn)行排查能夠幫助建筑方盡快的發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)之中的安全隱患，從而減少一些后續(xù)的維修費(fèi)用，能夠盡快的控制問題范圍，保證配電系統(tǒng)能夠長期的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 高層建筑低壓配電系統(tǒng)故障引起的安全事故

長期以來，傳統(tǒng)上的電力建筑及供電設(shè)備系統(tǒng)保護(hù)一直以來致力于同時解決系統(tǒng)及時進(jìn)行過載補(bǔ)償和系統(tǒng)短路過電壓保護(hù)的這是兩個大關(guān)鍵技術(shù)問題。只有建立在充分解決好了解決以上的兩個關(guān)鍵性問題的理論基礎(chǔ)上，才能有效對配電系統(tǒng)設(shè)備中重要的電氣設(shè)備線路和二次供電裝置線路的形成予以有效及時的保護(hù)。只有在當(dāng)室內(nèi)用電設(shè)備滿足了負(fù)荷要求時，電氣系統(tǒng)線路中相關(guān)的各種設(shè)備裝置和配電線路安全才能真正基本安全得到全面保護(hù)，用戶人身的各種人身損害和自身財產(chǎn)基本安全都才能全面得到可靠保障。在出現(xiàn)過載的情況時，及時的對電源進(jìn)行切斷，保證電路不會出現(xiàn)短路的風(fēng)險，這一行為不僅能夠保證整幢建筑的用電安全，不會因為短路問題而引發(fā)電火花、進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)，與此同時也能夠保證住戶的家電等電器設(shè)備不會因為過高的電壓而產(chǎn)生的零件損壞，對于電路的過載保護(hù)在低壓配電系統(tǒng)的建設(shè)之中具有重要的意義。

然而，近年來，由低壓配電系統(tǒng)故障而帶來的高層建筑安全問題，更是屢見不散。例如在配電過程之中并沒有對電源的上限做出控制，從而導(dǎo)致整體的電源過載，引起路線的短路，有時候甚至?xí)l(fā)火災(zāi)。這一安全問題出現(xiàn)的原因并不難發(fā)現(xiàn)，但主要是因為當(dāng)前部分地方供電的設(shè)備安裝人員素質(zhì)并不達(dá)標(biāo)，以及所選用的電力設(shè)施品質(zhì)參差不齊，維修保養(yǎng)的作業(yè)仍在不定期進(jìn)行中，并沒有形成相關(guān)的管理規(guī)劃，也沒有相對應(yīng)的規(guī)則對配電系統(tǒng)的龔總?cè)藛T和維修人員進(jìn)行約束，這也就導(dǎo)致了他們的工作實際上并不達(dá)標(biāo)，存在諸多的安全隱患問題，在出現(xiàn)問題的時候也并不能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)并得到解決，造成了大型高層建筑低壓配電系統(tǒng)的大量泄漏、過載。低壓配電系統(tǒng)中的安全裝置如果無法正常工作，將極有可能引發(fā)建筑物失火、供電破壞等重大事故，對高層建筑中居民的人身安全和財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響。由此可見，高低壓配電系統(tǒng)的安全工作對人們生活中的重要性。

4 影響高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全的因素

4.1 過載短路保護(hù)

低壓配電控制系統(tǒng)是我國大中型高層建筑電氣系統(tǒng)的主體組成部分，對大中型電動機(jī)及我國高層建筑的正常用電起著至關(guān)重要的作用。低壓配電控制系統(tǒng)主要由配電變壓器、變電站、回路保護(hù)裝置和監(jiān)控安全保護(hù)器等組成。其功能重點就是合理分配供電資源，以保證高層建筑中居民的正常供電。低壓配電系統(tǒng)還具有一定的安全保護(hù)裝置。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路、漏電、超載等情形時，系統(tǒng)會自動斷開供電，以達(dá)到防止安全事故進(jìn)一步發(fā)展的效果。

4.2 漏電保護(hù)裝置對安全的影響

具體上來說，有關(guān)工程設(shè)計單位或負(fù)責(zé)從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計管理工作的有關(guān)技術(shù)人員也必須能全面系統(tǒng)了解市場并適時正確選用購買到市場產(chǎn)品上且保護(hù)系統(tǒng)性能要求較嚴(yán)強(qiáng)可靠的低壓接地和保護(hù)隔離裝置，并能將其合理引入于低壓配電系統(tǒng)，從而充分保證各類高層建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行可靠。例如，通過研究配備一些先進(jìn)有效的和能夠迅速自動地切斷高壓故障線路供電的高效接地故障保護(hù)檢測裝置技術(shù)和配套設(shè)施，可以達(dá)到在未來很大一定程度意義上的提高整個低壓配電系統(tǒng)在面對各種安全運(yùn)行事故后的安全應(yīng)急技術(shù)處理工作能力。同時，各地區(qū)電站的各級電力系統(tǒng)線路規(guī)劃勘測設(shè)計組織人員又必須嚴(yán)格結(jié)合國內(nèi)各地區(qū)變電站的各種實際使用情況、自身建設(shè)條件特點以及各個具體地區(qū)高層建筑項目自身的具體電力需求，選擇一套最有效匹配的高壓接地安全保護(hù)裝置。目前，高層建筑體系中系統(tǒng)所應(yīng)包含保護(hù)的主要電氣設(shè)備產(chǎn)品在產(chǎn)品規(guī)格、類型、數(shù)量、性能指標(biāo)等諸方面還可能都存在某種大小差異。因此有關(guān)的建筑廠商應(yīng)該對不同的電器產(chǎn)品設(shè)備進(jìn)行分類，并在針對性的進(jìn)行分析之后再進(jìn)行最合適的接地保護(hù)裝置選擇，爭取能夠讓不同的接地保護(hù)裝置功能都實現(xiàn)最大化，并且盡可能的符合整體配電工程的要求。通過對比分析解決具體技術(shù)問題，選擇如TN、TR、it等有差異化表現(xiàn)的系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)品形式，確保整個系統(tǒng)整體保護(hù)系統(tǒng)效果最佳。

他的消極、倦怠，常把朋友的母親惹哭。這位老太太，以前連皮鞋都由丈夫來擦，連茶水都由丈夫來泡，相濡以沫了一輩子，卻在晚年遇見丈夫性情大改。如今，眼前這自私自利撂挑子的家伙，還是她結(jié)婚快60年的丈夫么？她簡直覺得他的靈魂已被掉包。她磨破了嘴皮，要求老頭子“積極地生活，走出去跟人交流”，“把生活能力重新?lián)炱饋恚瑴p輕孩子們的負(fù)擔(dān)，更重要的是，幫助我，如果咱倆還不想住養(yǎng)老院的話”。朋友的父親卻像個孩子一樣任性表態(tài)：“搬去養(yǎng)老院多好，那樣咱倆都不用管事了?！崩咸珵橹畾饨Y(jié)：“我可不想像你一樣，迅速退化成別人的累贅！”

4.3 電氣接地質(zhì)量問題

本文依托重慶市華巖隧道西延伸段項目體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋設(shè)計施工過程，采用ABAQUS有限元軟件建立體外預(yù)應(yīng)力錨固塊有限元模型，對錨固塊進(jìn)行仿真分析，得出如下結(jié)論：

5 高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計的安全策略

5.1 接地保護(hù)設(shè)計

合理安全的漏電報警保護(hù)報警裝置將能更加有效迅速地預(yù)防檢測到各種漏電保護(hù)問題故障的可能發(fā)生，進(jìn)而大大減少可能由此事故引起的大面積漏電短路和火災(zāi)事故。如果住宅漏電安全保護(hù)開關(guān)裝置的設(shè)計位置不正確合理，很容易有可能由此造成其他一系列安全事故，給公眾生命財產(chǎn)安全帶來很大損失。日常生活用電中，高層建筑電梯內(nèi)部當(dāng)人員出現(xiàn)接觸過電流事故后，漏電保護(hù)器也能迅速及時報警切斷其電源，確保現(xiàn)場人員群眾的正常生命的安全，在住戶的房屋內(nèi)部如果出現(xiàn)一些電器的漏電行為，也能夠及時的檢測到危險，進(jìn)行相對應(yīng)的斷電保護(hù)處理，從而防止電器漏電而使得住戶通過電器金屬表面接觸到電源，受到傷害，大大提升了整體居住的安全性能問題。

5.2 低壓配電TT系統(tǒng)的應(yīng)用

TT系統(tǒng)一般用于模擬建筑電氣系統(tǒng)低壓配電裝置運(yùn)行模式時，電力系統(tǒng)中線的N點與母線PE點之間的無通電的關(guān)系，建筑電氣系統(tǒng)在正常高壓運(yùn)行工況時PE線也不通電。TN系統(tǒng)在建筑電氣的設(shè)計應(yīng)用中低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的典型應(yīng)用地區(qū)范圍一般多是分散地在電壓對供電功率要求一般稍微低微的偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)，或容量小，電氣設(shè)備較少。然而在高層建筑之中，為了滿足低壓配電的要求，也能夠參考TT系統(tǒng)這一形式，對整體的建筑配電進(jìn)行規(guī)劃，在符合用電需求的情況下也可以適當(dāng)?shù)匾隩T系統(tǒng)進(jìn)行低壓配電，這樣也能夠從配電方式上直接進(jìn)行革新，從而達(dá)到高層建筑低壓配電的效果。在今后實際開發(fā)應(yīng)用環(huán)境中，TT還可能將被用于對個別地區(qū)城市的公共電網(wǎng)低壓線路進(jìn)行供電。供電運(yùn)行部門通常也是會考慮在一些限制用電的地區(qū)對低壓TT系統(tǒng)中的供電設(shè)備進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。

5.3 低壓配電TN系統(tǒng)

TT系統(tǒng)本身既是可用來作為低壓供電的系統(tǒng)，TN系統(tǒng)當(dāng)然也都可供作中低壓配電系統(tǒng)。但是，TN系統(tǒng)安全可靠的可靠工作，仍然必須有相應(yīng)要求的技術(shù)條件。首先，我們至少必須先準(zhǔn)備好有一個低保護(hù)的線路，然后才能利用這條低保護(hù)的線路去接通其他所有較低壓的設(shè)備。同樣，中性點也只應(yīng)該單獨(dú)出現(xiàn)在這二條較低保護(hù)的曲線上。同時，配電系統(tǒng)中性點之間還必須相互銜接。TN-c、TN-s、TN-c-s模式，均是三相TN型電源的基本系統(tǒng)模式。供電三相系統(tǒng)模式的安裝方式選擇主要也是需要根據(jù)對低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。在實際設(shè)計選型過程中，確定安裝供低壓配電用系統(tǒng)模塊的接線方式。同時在生產(chǎn)實踐的過程操作中，并確保選用好正確合理的電源接線設(shè)置方法。TN-C、TN-S和TN-C-S各有利弊。例如，三相四線和三相PE導(dǎo)線所組成的接地防護(hù)體系，一般為三相TN-S方式。其目前的最主要且實際的應(yīng)用，主要也是在大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域以及一些精密的電子儀器領(lǐng)域以及其他易燃或易爆性的場合，而TN-C就是其中一類的三相四線分離設(shè)計模式。雖然目前它也有其一些使用局限性，但實際上它提供的一些設(shè)計和方案仍然很容易地在現(xiàn)實生活工作中實現(xiàn)。

1.2 觀察指標(biāo) 采集所有受試者的性別、年齡、收縮壓、舒張壓及人體學(xué)測量指標(biāo)等。人體學(xué)測量指標(biāo)包括BMI、腰圍、WHtR、WHR。所有受試者禁食10 h以上，清晨空腹采靜脈血，檢測血常規(guī)，同時采用全自動生化檢測儀(Modular E170,Roche)檢測空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、糖化白蛋白(GA)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)，尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)、尿酸(UA)等。

5.4 設(shè)置自動斷電裝置

在配電系統(tǒng)之中設(shè)置自動斷電系統(tǒng)是非常有必要的，在配電系統(tǒng)之中可能會出現(xiàn)一些突發(fā)情況，而這些突發(fā)情況則有可能引起配電過程之中產(chǎn)生電壓不穩(wěn)、電路過載這樣的情況，會引發(fā)一系列的安全隱患，對于這種安全隱患我們應(yīng)當(dāng)做到及時的規(guī)避，自動斷電裝置咋配電系統(tǒng)之中實際上起的就是這樣的作用，盡可能的減少問題的發(fā)生，在出現(xiàn)問題的時候也能夠第一時間進(jìn)行斷電，從而爭取維修的時間，爭取將問題控制在最小的情況。自動斷電控制裝置合理的安全設(shè)置，可以充分實現(xiàn)了高層建筑用戶安全及合理地用電。針對為各種中高層建筑設(shè)備供電的現(xiàn)場及實際的應(yīng)用功能情況特點以及不同建筑物特征，可以科學(xué)合理地設(shè)置了各種自動安全斷電控制設(shè)備，并合理地進(jìn)行電路合理用電計劃?？梢酝ㄟ^合理選擇了TN和TT兩個功能上不同組合的混合電氣系統(tǒng)，還可以通過合理將接地與漏電防護(hù)控制設(shè)備的多點并聯(lián)連接，大大提高了整個保護(hù)電路整體的電源穩(wěn)定性。基本參數(shù)在同時采用TN型接地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計和合理安裝短路電流保護(hù)器裝置的安全基礎(chǔ)設(shè)計上，能確保有效地防止電氣設(shè)備產(chǎn)生因電氣短路放電和電氣過載大電流擊穿而直接造成電氣的絕緣損壞擊穿和觸電火災(zāi)。保護(hù)系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備外殼之間采用TT系統(tǒng)連接，有效保證在發(fā)生漏電和觸電時及時切斷電流。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著未來城鎮(zhèn)化和市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，城市將會產(chǎn)生更多具有標(biāo)志性的高層建筑。在中國高層建筑電氣的設(shè)計中，低壓配電系統(tǒng)已成為保障建筑正常工作的關(guān)鍵構(gòu)件，其意義不容忽視。在工程設(shè)計中，通過確定設(shè)計條件，先查明危害安全的各種因素，最后采取相應(yīng)的安全措施，以達(dá)到高低壓配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。