高层建筑电气的低压供配电系统可靠性分析

张晓莹

摘 要：高层建筑的自动化、智能化发展程度越来越高，其系统的复杂性也比一般的建筑要复杂的多，因此其用电容量、供电系统复杂性对低压配电系统设计提出了更高的要求。作为整个建筑的动力源，低压配电设计的好坏直接关系到建筑系统各个功能的实现，本文主要对影响高层建筑低压供配电系统影响因素以及供配电系统的安全性和可靠性进行分析和探讨。

关键词：高层建筑；低压供配电系统；电气设计

1 前言

低压配电系统是电气设计中最为关键的部分，是整个建筑电气系统的重要组成，对整个电气系统有着不可替代的作用。想要设计安全可靠的低压供配电系统，就应当按照建筑的特点以及用电设备的性质等进行综合考虑，设计出科学的供配电方案。

2 影响建筑供电系统的安全可靠性的原因

2.1 过载及短路保护

在传统的低压供电系统中，过于重视过载、短路保护等方面的问题，虽然达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的，但忽略了其安全问题。

2.2 保护装置不到位

由于正在运行的低压配电系统中，保护接零和过流保护装置等相关安全保护措施设置出现问题，乃至其无法科学有效地对漏电情况进行控制，导致高层建筑经常性出現火灾事故，造成严重的人身伤亡和财产损失。

2.3 电气接地质量问题

在高层建筑电气的设计以及施工过程中，低压配电系统的接地形式有混用的现象，但供电系统没有进行任何安全有效的接地处理，或者没有按相应工作规范要求进行接地，导致电气接地的质量出现问题，没有对关键性电子设备进行等电位连接设置，从而造成大量触电等不该发生的人身伤亡事故。

2.4 漏电保护器使用问题

随着各种电器设备的广泛应用，漏电保护器的使用范围日益普及，漏电保护器是目前存在的一种能够有效控制和防范接地故障，避免人触电击和电气火灾发生的有效保护电器，但由于目前漏电保护器的选用和接线方面的问题，漏电保护器往往没有发挥其完整的作用，从而供电系统的可靠性与安全性被降低。

3 高层建筑低压供配电系统可靠性分析

3.1 低压供配电干线分支模式

高层建筑常用的低压供配电分支模式包括三种：（1）树干式分支。树干式的供配电方式主要是把建筑各个楼层的配电箱设置在电气竖井内，通过接式封闭母线槽、电缆穿刺线夹等把电有效分支。该模式主要在楼层多、负荷大的建筑，优势在于安装维修方便，减少了低压配电屏的量；（2）分区树干式分支，该种供配电方式采取每个回路干线负责一个供配电区域，可靠性较好。其中，每一个回路干线负责5～6层。高层建筑层数较多，因此分区可按照实际情况进行优化调整，但最高层数不可大于10层；（3）放射式分支。该模式也是高层建筑低压供配电的主要方式之一，在消防设施和重要用电负荷重可采取该种模式，也就是应用专用型垂直干线回路。回路和备用回路是相互独立的，可在末端供配电箱进行自动转换。

3.2 配电设备的可靠性分析

供配电设备选择的先进性、设备自身的可靠性直接影响低压供配电系统的可靠性。因此，需要选择性能良好的设备，比如变压器、继电保护设备等。这些设备自动化程度高，具有一定的错相保护、自动分合闸等功能，大大提高低压供配电的可靠性。高层建筑可选用防火性能好的箱型干式变压器，因为干式变压器的绝缘材料均是难燃、阻燃性质材料。即使出现火灾、雷击等情况，也不会造成很大灾害。同时，干式变压器具有很强的防潮和防污性能，可在恶劣环境中运行。

3.3 系统主接线可靠性分析

高层建筑低压供配电系统是直接面向控制终端的，设备多、分别广，且现场条件较为复杂，系统本身和设备频繁操作、故障问题等会导致谐波干扰等情况，可靠性要求较高。要求低压供配电系统要采取系统集成的方式，降低投资和运行费用。高层建筑低压供配电一般采用交流380/220V放射式货树干式结合的供电方式。对于集中负荷货重要负荷采取放射式供电，照明及一般性负荷采用放射式和树干式结合供电方式，可满足供电要求，提高供电安全性和可靠性。

4 高层建筑低压供配电系统安全性分析

4.1 供电线路安全的设计

在满足电力负荷的要求下，供电线路的可靠性也是非常关键的，供电线路的敷设方式通常应当按照建筑自身的特点以及用电设备的分布等因素确定，应当尽量避免因为外部热源或者灰尘聚集以及腐蚀污染等环境对于布线系统产生的影响，还应当注意避免在敷设以及使用的过程中因为建筑物的伸缩、受到冲击以及震动等外界应力造成的损失。高层建筑的消防用电设备一般采用专用的供电回路，包括防排烟风机、消防控制室以及消防水泵等的供电，针对此种情况，施工方应当在最末级的配电箱出设置自动切换装置，敷设的配电线路应当满足相关规范。在建筑电气设计中，地下室车库应急照明配电通常会直接明装在车库墙上，而配电箱没有安装防水设施，假如在配电箱附近发生火灾，配电箱将会很快被烧毁，针对此种情况，施工人员应当在配电间设置配电箱，以此保证应急照明系统的可靠性。

4.2 漏电断路器的选择方法

在高层建筑接地保护设置中，漏电断路器是必不可少的，以下针对漏电断路器的选择的相关注意事项进行分析，其中选择漏电断路器的额定动作电流时非常关键的一步。选择漏电断路器额定动作电流时，首要任务就是针对配电系统中末端所接用漏电断路器的电击能量，对其安全界限确定一定的标准，要重视电气系统中的正常泄漏电流设置，必须低于漏电断路器的额定动作电流，避免造成电路电压的损坏，要遵循一定的原则来确定漏电断路器的动作电流，在电气设计过程中，不仅要在分支线、线路末端用电设备使用漏电断路器，而且要电路支线、干线使用漏电断路器，这样才能更好地保护电路电网。

4.3 低压配电系统设计中的接地保护

高层建筑应可靠接地，其接地要严格的要求。配电系统设计往往采用IT、TT、TN这三种接地保护模式。其中TT系统往往是提供设置在外露导电的部分的接地保护，起到的是及时切断故障回路中的电流的作用，实现电气保护的功能；TT系统具有的接地故障保护和IT系统差不多，同样是设置电网的外露部分。在进行接地保护的时候，如果电网的外露导电部分的故障电压在规定的标准之下，TT系统不会对供电进行保护性切断，只是通过相关的警报装置发出报警，提示相关工作人员排除相关故障。

TN系统的接地故障中，大多数是由于金属性短路或者是故障发生时电流过大才会引发TN系统的保护机制。因此，应该采用电流保护器来实现对电路负荷和电流短路的保护功能，达到接地保护的作用。除此之外，配电系统的接地应与防雷接地独立开来，以免形成干扰。

5 结束语

总之，在低压配电系统设计时，设计人员应尽可能科学合理布局，全面衡量供电系统的可靠性和安全性，同时高效利用能源资源，尽可能的实现建筑物的节能降噪，以此保证低压供配电系统的可靠性和安全性。

参考文献：

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[2] 景国秀.住宅小区建筑电气与智能化控制系统的设计[D].南昌大学，2013.