高層建筑電氣設計中低壓配電系統的安全設計

王圣川

（廣州市弘基市政建筑設計院有限公司大同分公司，山西大同 037000）

0 引言

高層建筑越來越現代化，大都呈現住宅、文娛、辦公、商業等為一體的多元化性能模式。基于此等高層建筑模式多樣化的功能、超負荷的用電量且空間集中封閉性的特點，越來越多人將高層建筑中低壓配電設計的安全性看得尤為重要。相關工作人員將電器和導體、配電設備、電氣裝置、配電線路等作為低壓配電設計中的主要內容。因此，低壓配電設計在高層建筑的整個電氣設計中起著舉足輕重的作用，更是其中的關鍵所在，不僅為可靠、安全的供電提供保障作用，還提高了電能質量。此外，若能有效避免不合理的配電系統的設計，就能保障其安全性能提升，在很大程度上為提高建筑整體的實用性奠定堅實的基礎。

1 低壓配電系統的安全性分析

目前，高層建筑電氣系統錯綜復雜，電氣設備在運作過程中會存在很多隱藏的危險性。例如，居民日常用電時產生的隱患或相關工作人員維修過程中的隱患等。因此，建筑作為人們生活或工作的主要場所，其安全性就是設計人員首要考慮的因素。在實際的應用過程中，低壓配電系統主要由變電所、配電變壓器、低壓配電器、控制保護系統等做成，它們承擔的主要職責就是電能的分配及傳輸。低壓配電系統運作時應從以下幾個方面考慮其中隱藏的危險性因素。

1.1 短路、過載的問題

當電力系統在運作過程中出現超負荷或不明原因的故障時，應立即切斷電源，保障電源的線路及電力設備的安全。與普通的建筑相比，高層建筑居住的人數較多且內部空間結構較大，因此會出現用電設備復雜、數量大的現象，從而致使配電系統極易發生短路或故障。為了有效避免此類問題給人們帶來的不利影響，在設計低壓配電系統時，短路及過載的問題也應當放在設計人員關注的問題中，合理性的設置保護，在降低安全風險的同時，縮小故障影響的范圍，以此保證配電系統安全的運行。

1.2 配電線路的問題

與其他電氣設備相比，供電線路作為低壓配電系統的主體，起著關鍵性的作用，設計人員要參照建筑物的特點，融合施工條件及施工環境，進行配電線路的設計。在實際工作中，相關工作人員應及時排除外部污染物以免使線路布置系統受到不同程度的影響。與此同時，在鋪設線路的過程中極易受到外來因素的擠壓，致使線路斷裂問題的發生，或因線路受到外部沖擊而產生下沉，發生損毀的現象，種種因素嚴重威脅到線路的使用年限。例如，高層建筑必須設有消防設備，其對供電回路系統的專業性及安全性特別重視，尤其是消防水泵、電器、排煙風機等設施要專門設置自動切換系統，在緊急情況發生時，方便做到及時切換，為供電系統的正常運作起到一定的保障性。另外，在地下車庫的墻面上有必要安裝照明裝置，以備應急情況發生時能及時發揮作用。市面上大多數配電箱都沒有防水、防火的性能，當發生嚴重火災時，極易被大火燒毀。因此，為使配電箱在發生特殊情況時不被損壞，應專門設置裝置，避免產生不可估量的后果。

1.3 供電方案的問題

為了保障居民的安全，高層建筑會配備數量較多的變壓器，同時設置柴油發電機組并配備了大量的電負荷設置。如果10kV進路、回路都停電時，不出10s 就會自動啟動發電柴油機組應急裝置，接替發電的任務。若發生意外情況如火災時，儲備電源設備將代替應急電源設備，并達到自動切換的效果，及時切斷除消防電負荷之外的供電系統，確保居民安全、可靠的用電。但是，在實際操作時，如果組成配電系統的是兩臺非并列運行的變壓器和一臺柴油發電機組時，設計人員需要針對此類型系統的優劣勢進行詳細的研究，從中選取配電系統設計方中最完整的方案，保證供電系統安全、可靠的運行。

1.4 低壓配電系統的接地問題

高層建筑低壓配電的保護形式大致分為接零保護和接地保護，接零保護是直接把電力系統中性點與地面連接，構成低壓配電系統，這時接零裝置與配電系統相互配合，起到輔助的效果。萬一設備出現短路的情況，最終電流會經過接地保護線回流到中性接地的地方。與接零保護相比，接地保護與之截然不同，與電氣設備之間并沒有太大的關系，是一種特有的接地方式，然而，在電力系統的實際運行中，接零保護與接地保護都為系統安全的運行起到一定的保障作用。

2 提高低壓配電系統在高層建筑中的安全性措施

2.1 制定科學的主接線方案，完善主接線的安全性能

高層建筑在進行電氣設計時，主接線的設計對低壓配電系統的安全起到不可忽視的作用。相關工作人員在施工時，要結合高層建筑內變電站的基礎參數、相關配置、負荷量總數及用電環境進行詳細的分析，并設計出科學有效的主接線方案，即：以合理的電氣設備及接線材料為基礎，發揮配電工具的科學性，參照正確的主接線連接方式，設計出最佳設計方案。同時，方案設計達成后，為避免設計方案出現漏洞或出現偏差，相關的工作人員還應繼續深入研究，保證方案更具說服力。設計人員不僅要考慮高層建筑持續性的用電，還應考慮主接線設計方案能否更好地適應低壓配電系統，為高層建筑穩定、可靠的供電奠定堅實的基礎。

2.2 安裝漏電斷路器，避免漏電現象的發生

在高層建筑電氣設計中，漏電斷路器在設置接地保護的過程中占有關鍵性地位，利用其特有的性質有利于漏電因素的診斷，保證低壓配電系統安全穩定的運行。以實際條件為基礎，相關工作人員在對漏電斷路器進行科學的設計或安裝時，要注重以下問題：①首先，要根據相關電擊能量標準，明確路電保護器的電擊能量，為了避免電路電壓損壞，應當在額定動作電流下設定正常泄漏電流；②嚴格遵守相關的原則，以此確認動作電流。在實際電氣設計時，要在線路末端、分支線、電路干線或支線上安裝有效的漏電斷路器，為電路電的保護起到更合理的設置。

2.3 完善接地保護

正常情況下，在設計高層建筑接地保護時，相關設計人員要以建筑配電系統的內部接地形式為基礎，將高層建筑的實際特點和電氣設計的特點結合，進行具體的作業。與此同時，將電氣設備的應用情況和電氣回路保護線接面納入考慮的范疇。在電氣設計過程中，不僅要保證居民用電的安全，相關工作人員的生命安全同樣要得到有效的保障，因此，接地保護的實施要嚴格按照相關的制度，進行科學性的規劃。當前我國建筑行業的安全裝置中，經常用到的接地保護裝置有三種模式，分別是IT TN TT，一般情況下，TT 系統的接地故障保護是在外漏導電部分進行設置，使故障回路電流得到及時切斷，使電氣得以保護。IT 系統的接地保護同樣設置在電網外露的導電部分，若出現故障的外漏導電部分的電壓在規定的標準值內，IT 系統的接地保護不需要中斷供電保護工作，而是以警報裝置通過報警提醒排除故障。TN系統的接地故障保護大多數是由于超出了電流所能承受的范圍，且大部分原因是由于金屬所導致的短路或發生的故障，因此，在設置接地保護時，可充分利用電流保護器，一旦發生電路負荷或電流短路的情況，其作為保護裝置將會起到舉足輕重的作用。但是，在實際建筑電網中，若線路比較長或導線截面小時應選用漏電保護器設置接地保護。基于此項技術的優勢，運用接地保護，保障了居民用電安全的同時，避免了高層建筑接地保護設計中存在的隱患，增加接地保護的可靠性及安全性，使建筑供電系統平穩的運作，進而確保用電安全。

2.4 選擇合理、安全的備用電源

高層建筑的低壓配電系統難免會出現或大或小的故障性事件，為了降低危險指數，保障區域性用電的平穩性，一般情況下，相關人員要根據實際情況設計備用電源，避免發生停電事故后給人們帶來不必要的麻煩。在進行高層建筑物的電氣設計過程中要充分考慮安全方面的因素就需具備以下條件：①假如選擇的是單臺機組，額定容量不得超過1500kV-A；②斷電后，備用電源自動開啟的時間必須控制在3s 以內，避免為各類人群帶來經濟損失；③發動機在達到限定額數的轉速時，要依據規則從大到小分批投入，防止母線在低壓狀態下自動壓降；④當供電恢復后，供電系統必須延長30s，完全恢復后再延長3—5min，才能令發電機停止工作。

3 結束語

總而言之，高層建筑會隨著社會經濟發展的腳步越來越多，高層建筑的功能也會有各種各樣的形式。基于其用途的不斷轉變，電氣設備運作過程中隨時會發生難以意料的事故，因此，在設計高層建筑低壓配電系統時，相關人員應將實際情況作為設計依據，以具有保障性的設計方案為高層建筑供電的穩定性、可靠性打下堅實基礎，同時要不斷提高自身專業水平，只有在扎實的理論知識與實踐相互結合的狀態下，才能更好為人民大眾服務。