影响高层建筑供电系统安全可靠性的因素及对策分析

区桂成

自改革开放以来，我国城市化进程不断加快。由于高层建筑物的数量是评价城市化水平的重要标准，因此各個大中型城市纷纷开始兴建高层建筑物，但是随之而来的问题也不断增加。高层建筑供电系统安全问题就是其中的主要问题之一，提高我国高层建筑供电系统的安全可靠性已经成为建筑业的重点研究项目。

一、高层建筑供电系统安全可靠性的影响因素及存在的问题

影响高层建筑供电系统安全可靠性的因素主要有三个方面：第一，供电电源是否稳定。与普通建筑相比，高层建筑内使用的电器设备数量较多，因此整个建筑的用电负荷大。如果供电电源不稳定，不仅难以保障建筑的供电需求，还会威胁建筑物内部人员以及电器设备的安全。第二，电能质量是否可靠。由于高层建筑物比一般建筑更高，因此其内部供电线路较长，长距离的电力输送会造成线路毁损或电压损失。为了最大限度地减少损失，高层建筑的配电变压器需要根据实际需要进行分层设置，并且应尽量使配电系统简单易操作。另外，如果是高层居民楼，一般将整个建筑的总配电室设置在地下一二层，以便不断更新、完善整体配电系统，保证建筑物供电质量。第三，配电系统是否方便检修。随着新型供电设备和物理材料的开发，供电配电系统需要及时进行更新和完善。如果配电系统出现故障且无法检修，将会造成严重的财产损失甚至威胁人的生命安全。所以，配电系统要科学设置，方便工作人员定时进行检修。

目前，我国高层建筑配电系统存在的问题主要包括以下四个方面：第一，在配电系统设置初期对预埋管路的要求不严格。根据要求，预埋管路中不能有水以及混凝土等物质混入，但是在实际设置过程中，有的工作人员并没有严格把关，使得水和混凝土混入，造成管道阻塞，穿线工作难以顺利进行，有时候甚至需要将埋入地下的钢筋全部刨出，极大地浪费了人力和物力。第二，线路中的接插式母线不能保持干燥状态，缺乏严格处理。很多工人在施工过程中忽视了保持接插式母线干燥状态这一问题，接插式母线容易因沾上水或泥浆而受潮，失去绝缘作用，给配电系统安全事故的发生埋下隐患。第三，变压器保护不当，受到机械损伤和潮气腐蚀。如果变压器受到损伤且没有及时修复，就可能引发电气设备大量漏电，漏出的电流会沿着系统的外壳以及部分零散的电线形成电流回路，导致无法保证过流保护装置的安全及可靠性。第四，各种接地系统混用。低压配电系统包括IT、TT、TN三种系统，这三类系统存在差别，在实际应用中应根据需求选择使用。目前，在一些高层建筑中，这三种低压配电系统是混用的，这严重违背了科学要求，给配电系统造成很大的安全隐患。

二、提高高层建筑供电系统安全可靠性的对策

1.改善配电系统安全可靠性的一般措施

保证电流量以及电源功率符合标准，如计算机使用的不间断电源输出功率应大于计算机内部其他设备额定功率总量的1.5倍;直流电梯和交流电梯不间断工作时承载的电流量应大于或等于额定输入电流的1.6倍;低压并联电器的刀开关承载电流量应大于线路内电容器额定总容量的1.8倍。

2.提高柴油发电机组的安全可靠性

在高层建筑中，一级负荷应由两个独立电源进行电流供应，当其中一个电源发生故障不能正常工作时，另一个电源还可以正常工作。在实际情况中，如果一级电荷较小，且难以从城市电网中取得第二个电源时，应启动高层建筑中的应急电源。一般来说，高层建筑的应急电源应采用独立于城市电网的柴油发电机，原因在于柴油发电机操作简单而且造价较低。在高层建筑中，自备应急柴油发电机的设计需要考虑建筑物的建筑形式、结构特点等基本因素。另外，还要对发电机组的型号、电器设备的安装配置、机器组装控制等技术性问题进行综合研究，确保其安全可靠性。

3.加强短路保护中继断路器级间选择性

在低压配电系统中，如果下级配电回路出现大范围的短路故障，即使采用三阶段保护断路器也不能立刻越级跳闸，如此就会导致一个地区大范围停电，带来严重的经济损失。这是低压配电系统长期存在且一直没有得到解决的问题。造成这种情况的原因主要是下级回路电流量过大，断路器的瞬动额定值无法控制电流，导致三阶段保护断路器丧失了其应有的功能。要解决这个问题，需要应用到智能断路器。智能断路器可以增强断路器的功能，使配电系统更加完善，在下级配电回路出现问题时根据需要调节模式，这样就没有必要增加配电回路数量，也不需要扩大电流导体的截面，进而有效避免因大范围停电而造成经济损失。

4.加强配电网谐波治理

高层居民楼中常见的电器设备有很多是非线性负荷设备，如微波炉、气体放电灯、可控硅调光装置等。这些电气设备中往往存在谐波电流，当其内部的奇数性谐波出现叠加效应时，其电流值会迅速增长。当电流值接近甚至超过额定电流值的两倍时，就会造成中性线加热，引发电路老化，甚至发生短路现象而引发火灾。所以在对高层建筑的电气设备进行设计时，需要加强谐波治理，确保线路设计满足新型技术的发展要求，保障配电系统的安全性和可靠性。

5.加强建筑物内电源系统的防雷保护

建筑物内电源系统的防雷保护主要有两种：一是电源进线的防雷保护，二是建筑物内电子设备所接电源的防雷保护。在防雷保护工作中，必须在变压器的高压侧和低压侧都安装避雷器。高压侧的避雷器应该尽量靠近变压器，低压侧需要安装三个互相串联的间隙氧化锌避雷器，使高低压两侧的避雷器结合作用，有效减小电流产生的压降。另外，为了避免雷电以交流电源的形式进入电路，需要在建筑物各层的配电箱中安装三级电源避雷器保护装置，并将建筑物的接地电路系统与配电箱的金属外壳相连接。

结论

我国未来的经济建设将会以更快的速度发展下去，同时，我国的建筑事业也会不断攀登上更高的水平。因此，随着高层建筑的不断增加，我们更应该清醒地认识到高层建筑供电系统安全的重要性，不断探索和研究，采用更加安全可靠的供电配电系统，对供电线路的铺设工作进行严格把关，以保证我国高层建筑供电系统的安全可靠。