高层建筑电气设计中低压配电系统的安全设计

王圣川

（广州市弘基市政建筑设计院有限公司大同分公司，山西大同 037000）

0 引言

高层建筑越来越现代化，大都呈现住宅、文娱、办公、商业等为一体的多元化性能模式。基于此等高层建筑模式多样化的功能、超负荷的用电量且空间集中封闭性的特点，越来越多人将高层建筑中低压配电设计的安全性看得尤为重要。相关工作人员将电器和导体、配电设备、电气装置、配电线路等作为低压配电设计中的主要内容。因此，低压配电设计在高层建筑的整个电气设计中起着举足轻重的作用，更是其中的关键所在，不仅为可靠、安全的供电提供保障作用，还提高了电能质量。此外，若能有效避免不合理的配电系统的设计，就能保障其安全性能提升，在很大程度上为提高建筑整体的实用性奠定坚实的基础。

1 低压配电系统的安全性分析

目前，高层建筑电气系统错综复杂，电气设备在运作过程中会存在很多隐藏的危险性。例如，居民日常用电时产生的隐患或相关工作人员维修过程中的隐患等。因此，建筑作为人们生活或工作的主要场所，其安全性就是设计人员首要考虑的因素。在实际的应用过程中，低压配电系统主要由变电所、配电变压器、低压配电器、控制保护系统等做成，它们承担的主要职责就是电能的分配及传输。低压配电系统运作时应从以下几个方面考虑其中隐藏的危险性因素。

1.1 短路、过载的问题

当电力系统在运作过程中出现超负荷或不明原因的故障时，应立即切断电源，保障电源的线路及电力设备的安全。与普通的建筑相比，高层建筑居住的人数较多且内部空间结构较大，因此会出现用电设备复杂、数量大的现象，从而致使配电系统极易发生短路或故障。为了有效避免此类问题给人们带来的不利影响，在设计低压配电系统时，短路及过载的问题也应当放在设计人员关注的问题中，合理性的设置保护，在降低安全风险的同时，缩小故障影响的范围，以此保证配电系统安全的运行。

1.2 配电线路的问题

与其他电气设备相比，供电线路作为低压配电系统的主体，起着关键性的作用，设计人员要参照建筑物的特点，融合施工条件及施工环境，进行配电线路的设计。在实际工作中，相关工作人员应及时排除外部污染物以免使线路布置系统受到不同程度的影响。与此同时，在铺设线路的过程中极易受到外来因素的挤压，致使线路断裂问题的发生，或因线路受到外部冲击而产生下沉，发生损毁的现象，种种因素严重威胁到线路的使用年限。例如，高层建筑必须设有消防设备，其对供电回路系统的专业性及安全性特别重视，尤其是消防水泵、电器、排烟风机等设施要专门设置自动切换系统，在紧急情况发生时，方便做到及时切换，为供电系统的正常运作起到一定的保障性。另外，在地下车库的墙面上有必要安装照明装置，以备应急情况发生时能及时发挥作用。市面上大多数配电箱都没有防水、防火的性能，当发生严重火灾时，极易被大火烧毁。因此，为使配电箱在发生特殊情况时不被损坏，应专门设置装置，避免产生不可估量的后果。

1.3 供电方案的问题

为了保障居民的安全，高层建筑会配备数量较多的变压器，同时设置柴油发电机组并配备了大量的电负荷设置。如果10kV进路、回路都停电时，不出10s 就会自动启动发电柴油机组应急装置，接替发电的任务。若发生意外情况如火灾时，储备电源设备将代替应急电源设备，并达到自动切换的效果，及时切断除消防电负荷之外的供电系统，确保居民安全、可靠的用电。但是，在实际操作时，如果组成配电系统的是两台非并列运行的变压器和一台柴油发电机组时，设计人员需要针对此类型系统的优劣势进行详细的研究，从中选取配电系统设计方中最完整的方案，保证供电系统安全、可靠的运行。

1.4 低压配电系统的接地问题

高层建筑低压配电的保护形式大致分为接零保护和接地保护，接零保护是直接把电力系统中性点与地面连接，构成低压配电系统，这时接零装置与配电系统相互配合，起到辅助的效果。万一设备出现短路的情况，最终电流会经过接地保护线回流到中性接地的地方。与接零保护相比，接地保护与之截然不同，与电气设备之间并没有太大的关系，是一种特有的接地方式，然而，在电力系统的实际运行中，接零保护与接地保护都为系统安全的运行起到一定的保障作用。

2 提高低压配电系统在高层建筑中的安全性措施

2.1 制定科学的主接线方案，完善主接线的安全性能

高层建筑在进行电气设计时，主接线的设计对低压配电系统的安全起到不可忽视的作用。相关工作人员在施工时，要结合高层建筑内变电站的基础参数、相关配置、负荷量总数及用电环境进行详细的分析，并设计出科学有效的主接线方案，即：以合理的电气设备及接线材料为基础，发挥配电工具的科学性，参照正确的主接线连接方式，设计出最佳设计方案。同时，方案设计达成后，为避免设计方案出现漏洞或出现偏差，相关的工作人员还应继续深入研究，保证方案更具说服力。设计人员不仅要考虑高层建筑持续性的用电，还应考虑主接线设计方案能否更好地适应低压配电系统，为高层建筑稳定、可靠的供电奠定坚实的基础。

2.2 安装漏电断路器，避免漏电现象的发生

在高层建筑电气设计中，漏电断路器在设置接地保护的过程中占有关键性地位，利用其特有的性质有利于漏电因素的诊断，保证低压配电系统安全稳定的运行。以实际条件为基础，相关工作人员在对漏电断路器进行科学的设计或安装时，要注重以下问题：①首先，要根据相关电击能量标准，明确路电保护器的电击能量，为了避免电路电压损坏，应当在额定动作电流下设定正常泄漏电流；②严格遵守相关的原则，以此确认动作电流。在实际电气设计时，要在线路末端、分支线、电路干线或支线上安装有效的漏电断路器，为电路电的保护起到更合理的设置。

2.3 完善接地保护

正常情况下，在设计高层建筑接地保护时，相关设计人员要以建筑配电系统的内部接地形式为基础，将高层建筑的实际特点和电气设计的特点结合，进行具体的作业。与此同时，将电气设备的应用情况和电气回路保护线接面纳入考虑的范畴。在电气设计过程中，不仅要保证居民用电的安全，相关工作人员的生命安全同样要得到有效的保障，因此，接地保护的实施要严格按照相关的制度，进行科学性的规划。当前我国建筑行业的安全装置中，经常用到的接地保护装置有三种模式，分别是IT TN TT，一般情况下，TT 系统的接地故障保护是在外漏导电部分进行设置，使故障回路电流得到及时切断，使电气得以保护。IT 系统的接地保护同样设置在电网外露的导电部分，若出现故障的外漏导电部分的电压在规定的标准值内，IT 系统的接地保护不需要中断供电保护工作，而是以警报装置通过报警提醒排除故障。TN系统的接地故障保护大多数是由于超出了电流所能承受的范围，且大部分原因是由于金属所导致的短路或发生的故障，因此，在设置接地保护时，可充分利用电流保护器，一旦发生电路负荷或电流短路的情况，其作为保护装置将会起到举足轻重的作用。但是，在实际建筑电网中，若线路比较长或导线截面小时应选用漏电保护器设置接地保护。基于此项技术的优势，运用接地保护，保障了居民用电安全的同时，避免了高层建筑接地保护设计中存在的隐患，增加接地保护的可靠性及安全性，使建筑供电系统平稳的运作，进而确保用电安全。

2.4 选择合理、安全的备用电源

高层建筑的低压配电系统难免会出现或大或小的故障性事件，为了降低危险指数，保障区域性用电的平稳性，一般情况下，相关人员要根据实际情况设计备用电源，避免发生停电事故后给人们带来不必要的麻烦。在进行高层建筑物的电气设计过程中要充分考虑安全方面的因素就需具备以下条件：①假如选择的是单台机组，额定容量不得超过1500kV-A；②断电后，备用电源自动开启的时间必须控制在3s 以内，避免为各类人群带来经济损失；③发动机在达到限定额数的转速时，要依据规则从大到小分批投入，防止母线在低压状态下自动压降；④当供电恢复后，供电系统必须延长30s，完全恢复后再延长3—5min，才能令发电机停止工作。

3 结束语

总而言之，高层建筑会随着社会经济发展的脚步越来越多，高层建筑的功能也会有各种各样的形式。基于其用途的不断转变，电气设备运作过程中随时会发生难以意料的事故，因此，在设计高层建筑低压配电系统时，相关人员应将实际情况作为设计依据，以具有保障性的设计方案为高层建筑供电的稳定性、可靠性打下坚实基础，同时要不断提高自身专业水平，只有在扎实的理论知识与实践相互结合的状态下，才能更好为人民大众服务。