高层建筑电气设计中低压配电系统安全性解析

李 晓 波

(山西中方森特建筑工程设计研究院，山西 太原 030002)

0 引言

高层建筑由于楼层更高，因此用电量也远远大于普通建筑。这就大大增加了电压的负荷载，特别是高层建筑中使用着大量的各种电器，这会大幅度增加电压的负荷载，从而给高层建筑的电气系统带来安全隐患。所以，在高层建筑的电气设计中，必须要有效的提高供电系统的安全性和可靠性，从而全面保证高层建筑的电力系统能够正常运行，保证人们的生命和财产安全。

1 高层建筑低压配电系统的主要保护形式

目前，在高层建筑中对低压配电系统的保护主要有两种形式，分别是接零保护形式和接地保护形式。接零保护是指连接电力系统中的中性点和地面，进行低压配电系统的构建。接地保护与接零保护最大的区别就是电器设备是相对独立的，其外部与其他组织关联不大，是一种独特的接地极方式。

1.1 低压配电TT系统

在高层建筑的电气系统中，TT低压配电系统是一种具有直接接地点的配电系统，在TT系统中，电源中性点接地部分和电气设备的外漏导电部分，都要进行接地保护。TT系统在高层建筑中的应用，需要注意PE和中性线N之间是不通电的，在TT系统运行时，PE线路也不能进行通电。TN系统也是高层建筑电气设计中的一种重要的低压配电系统，TN系统的特点是一般应用于电容量小，用电要求低的环境。在农村地区由于用电设备较为分散，且数量较少，因此常常也会使用TN系统。而在个别城市的公用低压线路中，也会使用TT系统。

1.2 低压配电IT系统

低压配电IT系统的电源端口虽然有带电区域，却不会接地，在电源端121处，对带电区域的保护是通过阻抗、电抗以及高电阻来实现接地保护的。在系统设备中，接地保护的主要作用之一就是对外漏导电部分进行有效的保护。由于IT系统具有较高的稳定性和安全性，因此在高层建筑中应用较为广泛。

1.3 低压配电TN系统

使用TN系统进行低压配电供电，首先要设计保护线将所有电气设备的外壳连接起来，需要注意，中性点之间也要进行连接。在进行电网设计时，使用铜导线必须要对截面积的规格进行严格的选择，从而满足电网设计的标准要求。还要根据相关标准，对接线方式进行合理选择，从而保证电网的正常运行，为高层建筑提供良好的供电服务。

此外，使用低压配电TN系统时，还需要注意在供电系统中主要包括TN-C-S,TN-C，TN-S三种模式，对这三种模式的设置，必须要以低压配电系统保护线和中性线的合并关系作为重要的依据和基础。这三种模式在实际应用中，各有优缺点，其中，TN-C-S系统适用于工太类企业供电；TN-C系统的优点是较易实现，但其属于三相四线系统，因此在应用过程中也具有一定的局限性；而TN-S系统则主要适用于精密电子仪器，在类别上，属于三相四线加PE线的接地系统。

2 对高层建筑供电系统的安全可靠性能够产生影响的主要因素

1)在供电系统中，过载和短路是导致安全问题的常见原因。在传统的供电系统中，对过载和短路的主要保护目的，是防止电气设备和供电线路不会受到损坏。

2)影响供电系统安全可靠性的另一个重要因素，就是电气接地质量较差。在高层建筑中，对电气系统的设计和施工，普遍存在低压配电系统多种接地形式混用的情况，而且还没有采取有效的接地处理，或者接地设置不规范，没有达到相关要求，因此导致接地质量不合格，给高层建筑的电气系统埋下安全隐患，甚至会造成重大的安全事故，造成人身伤亡。

3)保护位置不到位也会影响高层建筑供电系统的安全性。低压配电系统运行过程中，如果保护接零和过流保护装置等保护设置存在问题，就可能会导致漏电事故的发展，甚至会引起火灾，造成严重的人身伤亡和经济损失。

4)漏电保护器是随着各种电器设备进入日常工作和生活之中才普及开来的，其主要作用是有效的控制和防范接地故障，从而降低触电、电气火灾等事故的发生。但目前由于选用漏电保护器和接线存在问题，因此没有充分发挥出漏电保护器的作用，导致供电系统的安全可靠性有所下降。

5)越级跳闸不仅会严重影响电气系统的正常运行，还会造成巨大的经济损失。在高层建筑的低压配电系统设计工作中，越级跳闸是存在多年的难题。当下级配电回路发生短路故障时，往往就会发生越级跳闸，从而造成大面积断电问题，这会对生产建设活动产生严重的影响，造成巨大的经济损失。

3 高层建筑低压配电系统安全性的有效改进措施

过载和短路是低压配电系统中的常见安全问题，因此在进行低压配电系统设计和施工的过程中，会对过载和短路问题进行充分的考虑，采用有效的措施进行过载和短路保护，从而有效提高低压配电系统的安全性，保证系统的正常运行。在传统的低压配电系统中，对过载和短路采取的保护措施，其主要目的是保护电器设备以及线路不会因过载和短路而受到损坏。随着我国科学技术水平的提高，人们的消防安全意识得到极大的提升和普及，特别是高层建筑的发展，对电气系统的安全性及可靠性提出了更高的要求，所以，在进行低压配电系统设计时，首要考虑的就是人身和消防安全因素。在进行设计时，也是围绕安全用电展开的，针对漏电引起的人身触电和电气火灾等问题，采取了有效的应对措施。

3.1 根据相关设计规范对供电系统负荷进行分级设计

在我国的《民用建筑电气设计规范中》，明确规定了高层建筑的负荷等级。建筑物的使用性质与建筑物内部设施的负荷等级划分具有密切的联系，可以说，建筑物的使用性质决定了内部设施负荷等级划分，而建筑物的内部设施等级划分限制了其使用性质，两者之间相互影响，互相依存。因此，在进行供电系统负荷设计分级时，必须要充分考虑建筑物的使用性质，结合实际情况对负荷分级进行科学划分，以满足建筑物的建设要求。

3.2 变压器设计

在对变压器进行设计时，要合理规划变压器的位置和数量，而要达到这一目标，需要对多方面的影响因素进行综合考试，包括建筑功能、建筑负荷分布、负荷容量等因素。在实际的设计工作中，设计方案首先要满足当地供电局的相关要求，然后结合实际情况进行专门协调，从而达到合理规划设计的目的。在选择变压器容量时，必须要经过科学的计算得到容量，以此为依据选择变压器。如果条件允许，可以在负荷中心附近建设配电所，从而有效的简化配电系统，提高系统的安全性和稳定性，还能够有效降低损耗。

3.3 电压设计

在高层建筑中，进行电气系统低压配电系统设计时，必须要满足相关规定的基础上，以供电负荷等级为核心，对供电措施进行科学设计。一般来说，低压配电系统的供电电源通常为380 V/220 V。

3.4 科学选择漏电断路器

在高层建筑中，接地保护设置是低压配电系统设计和施工建设的重要内容。而漏电断路器则是接地保护设置的重要设施，在选择漏电断路器时，必须要对相关的影响因素进行综合分析，从而选择最适合的漏电断路器。选择漏电断路器时，额定动作电流是非常关键的要素，因此，需要针对配电系统中，末端漏电断路器的电击能量的安全界限进行充分检测和分析，确定相应的标准，合理选择漏电断路器的额定动作电流。此外，还要对电气系统中的正常泄漏电流的合理设置进行充分的重视，正常泄漏电流必须要低于额定动作电流，才能够有效的保护电路电压，防止损坏。

3.5 低压配电系统的接地保护

在高层建筑的电气设计中，接地保护设置必须要与建筑工程的特点进行充分的结合，从而使接地保护设置具有较高的实用性。在进行接地保护设置时，必须要对三个方面进行充分的考虑：首先，要结合建筑配电系统的接地形式；其次，要结合建筑电气设备的使用情况；最后，要充分结合电气回路保护线的截面情况。此外，在进行高层建筑中，必须要以保证建筑用电安全，为电气设计的宗旨。

4 结语

受到高层建筑的建筑形式限制，高层建筑一旦发生电气故障，将会造成非常严重的后果，不仅会造成巨大的经济损失，还可能会造成人身伤亡。因此，在对高层建筑的电气系统进行设计时，必须要将安全因素作为第一要务，全面保证人们的生命和财产安全。