建筑电气设计对低压配电系统的探讨

夏方浩

[摘    要]高层建筑的电气设计通常会涉及到多个环节，其中低压配电系统发挥着不可替代的作用。从国内当前发展来说，高层建筑主要指的是超过30楼层数的建筑。同时伴随楼层高度的上升，电气系统的复杂度也会显著增加，使得电气设计面临着诸多困难。实际开展高层建设电气设计的过程中，不单单需要全面把控建筑供电系统的可靠性，还应当保证各项电气装置能够发挥应有效用。由此来说，深入研究低压配电系统就具有实际意义。本文从实际高层建筑的电气设计着手分析，针对系统的稳定性、安全性等展开论述，探究如何更好的构建电气设计方案并将其应用于实际之中，为高层建筑的搭建奠定稳固基础。

[关键词]高层建筑;低压配电系统;安全性

[中图分类号]TU85 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）10–00–03

Discussion on Low Voltage Distribution System in Architectural Electrical Design

Xia Fang-hao

[Abstract]The electrical design of high-rise buildings usually involves many aspects， among which the low-voltage distribution system plays an irreplaceable role. From the domestic current development， high-rise buildings mainly refer to buildings with more than 30 floors. At the same time， with the rise of floor height， the complexity of electrical system will also increase significantly， which makes electrical design face many difficulties. In the actual process of high-rise building electrical design， it is not only necessary to comprehensively control the reliability of building power supply system， but also to ensure the effective use of various electrical devices. Therefore， it is of practical significance to study the low-voltage distribution system. This paper analyzes the electrical design of the actual high-rise building， discusses the stability and safety of the system， and explores how to better construct the electrical design scheme and apply it in practice， so as to lay a solid foundation for the construction of high-rise buildings.

[Keywords]high rise building; low voltage distribution system; safety

伴隨经济发展水平的快速提升，城市化进程有了质的突破，越来越多的建筑拔地而起，给国家资源带来严重负担，为了解决土地资源不足的问题，高层建筑便应运而生。电力作为日常生产生活中不可或缺的能源，对高层建筑的设计内容起到重要影响。期望高层建筑电力系统的稳定性达到预期要求，就需要着重考虑低压配电环节的设计效果，以此来提升电力供给的安全性。但从实际来说，低压配电系统逐步应用到高层建筑的过程中也面临着诸多挑战，尤其是低压配电系统处于运行状态中会存在安全风险，甚至由于漏电引起火灾危害，严重威胁用户的生命安全和财务安全。所以，我们应当深入剖析低压配电系统，分析如何更加有效应对低压配电系统运行过程中面临的风险，为用户安全创造出良好环境。

1 影响供电系统的安全可靠性的原因

1.1 过载及短路保护

对于原有的低压供电系统来说，需要从过载和短路保护两个方面着手，进而保证用电装置和系统线路的稳定。

1.2 电气接地质量问题

从实际高层建筑电气设计环节和施工来说，低压配电系统中常常会出现较为混乱的接地方式，同时未能给供电系统建立起有效的保护措施，甚至出现接地方式同标准规定严重偏差的现象，致使电气接地难以达到预期要求。系统中核心的电子装置一旦运行在不同电位工况下，就有可能导致用户触电，进而威胁到人身安全。

1.3 保护装置不到位

因为低压配电系统处在运行状态时，内部保护模块如果设置存在异常，就会导致难以有效把控漏电问题，使得火灾事故的危险系数大大提升，甚至会出现必要的人员伤亡和财务损失。

1.4 漏电保护器使用问题

伴随电气装置性能的不断提升，漏电保护设备的应用范围也不断扩大，能够有效解决系统运行过程中出现的接地异常问题，同时也可以防止用户误触线路并降低火灾危害。但从实际来讲，因为漏电保护设备的型号选取不当或存在接线故障，导致保护功能常常难以发挥应有效用，致使供电系统的安全性和稳定性显著下降。

1.5 越级跳闸导致巨额经济损失

越级跳闸作为高层建筑设计时难以避免的问题，常常会造成难以弥补的经济亏损，一旦次级回路中出现较大的短路电流后，不管上级回路是否搭载有保护模块，均无法跳转到保护状态，致使出现越级跳闸现象，引起大规模断电，甚至会造成无法弥补的经济亏损。

2 解决与改进方法分析

从过载和短路两个部分着手，以此为用电装置的系统线路建立起有效的保护体系。伴随技术水平的逐步提升，用户生命安全和消防安全已经渗透在系统设计之中。因此在当前开展的高层建筑电气设计环节中，最为核心的一环就是如何保证生命安全和消防安全，以此为基础建立起相应的安全体系。

2.1 供电系统负荷分级设计

严格按照国家颁布的民用建筑设计标准来确定负荷等级，其中需要结合建筑的具体类型以及内部设备的负荷情况进行划定。

2.1.1 变压器设计

变压器的设计方案应当全面考量各项影响因素，不单单需要分析建筑类型和内部设备负荷情况，还需要在达到供电部门的基本要求下完成好各个环节的协作配合。实际确定变压器容量参数时，需要通过具体计算获取容量数值。通常负荷率需要维持在80 %，且半径不得超过200m。但遇到下述两种情况后，需要根据具体问题进行配置优化，其一是实际供电距离超出200m，其二是供电容量在500 kW以上。如果外部条件允许，应当在负荷中心区域构建配电所，从而简化系统方案，同时还可以提高低压配电系统的可靠性，减少系统运行时的消耗。

2.1.2 电压设计

实际完成高层建筑的电气设计时，低压配电系统应当着重分析，不仅要达到标准的规范要求，还应当参考具体的负荷等级，确定出对应的供电方案。一般来说，低压配电系统的电压等级为380/220 V。

2.2 漏电断路器的选择方法

为高层建筑配备有效的接地保护体系必不可少，尤其是漏电断路装置，但如何选取设备型号应当从以下几个方面出发。其中漏电断路设备额定电流的影响至关重要。确定额定电流参数时，第一步要从系统末端具体的电击情况进行分析，划定出相应的安全范围，尤其是控制好系统正常的漏电参数，保证该数值低于断路设备的额定电流，防止对系统线路造成危害。基于规范化的设计标准来选择具体的动作电流，整个设计阶段，不但需要在支路和末端位置配备断路模块，还需要在干线上增加漏电断路装置，以此来满足电网的安全要求。

2.3 低压配电系统的接地保护

电气设计过程中，接地保护体系发挥着不可替代的作用，需要按照建筑实际情况和设计方案进行确定，一般从以下3个角度着手分析：①配电系统的接地方式;②电气装置的运行情况;③保护回路的截面特点。对于电气设计来说，需要将用户人身安全和财务安全作为前提，从而达到安全设计的要求。期望满足预期标准，接地保护就要落到实处，也就是能够实现保护模块的自动跳转。实际配置接地保护时，各项接地保护方式应当同电位相匹配，从而降低外部电压对系统内部造成的不良影响。如果电网线路距离较长且截面较小，就需要借助漏电保护设备进行接地保护。

2.3.1 低压配电IT系统模式

为了达到预期配电系统的可靠性，设计高层建筑电气方案时，通常会涉及到接地保护等问题。从本质来说，接地安全主要指的是高层建筑面对异常事故时，诸如火灾，接地保护系统应当自动跳转，切除电路，防止事故影响进一步扩大，降低火灾危害。所以，接地保护方案的有效性十分关键。当前，确定低压配电系统的电气设计方式时，一般有IT、TT、TN3种保护方式。其中，IT保护模式就是常说的接地制。从实际来说，构建高层建筑低压配电系统的过程中，IT保护作为高效的保护形式，能够达到预期的功能要求。通常来看，IT保护尚未配备有接地保护模块，而是通过配置带电区域的电抗、电阻参数进行保护，这就导致系统运行过程中可能出现漏电问题。由此来说，使用IT保护方式时，应当配置好相应的接地保护模块，避免漏电问题造成不良影响。因为在低压配电系统中，IT保护类型不仅可以显著提高系统供电的可靠性，同时还能达到高耗电和持续供电的用户需求。所以在目前国内市场中，IT保护方式是高层建筑低压配电系统的首选类别。

2.3.2 低压配电TT系统模式

低压配电系统的TT保护方式也是系统中使用较多的接地类型（图1）。从实际的低压配电系统来说，配置TT保护体系需要设计人员从电源中性点出发，直接装设好相关的保护组块，而整个过程需要以科学有效的分析作为基础。除此之外，该保护方式还可以为电气装置外部配备导电保护，同时为其增设直接接地的保护体系，以此满足高层建筑低压配电系统的具体保护需求，为系统运行创建出可靠的外部环境，保证运行安全。实际中，TT保护方式大量应用在城市公交体系之中。但对于TT保护还有着额外的规定：当变压装置低压侧中性点处于接地状态时，中性线就不可以同地联通，并保证绝缘性能一致。为了避免中性线发生机械断裂，其截面参数要达到表1要求。

2.3.3 低压配电TN系统模式

最后来说，除去IT保护方式和TT保护方式以外，TN保护也是低压配电系统常见的保护体系（图2）。但实际应用TN保护时，往往会遇到较多问题，尤其是需要建立起独立的保护线路，将期望获得保护的电气装置同该线路进行连接，达到预期的接地保护要求。整个搭建过程复杂度较高，主要是因为中性点连接时，设计人员需要将被保护的电气装置进行逐一测定，便于施工过程中更好的将中性点融合起来，这就会导致工程项目的任务量提升，同时出现难以消除的误差。TN保护体系中最为常见的3种保护技术有TN-S、TN-C和TN-C-S。其中TN-S大多应用于复杂程度较高且精密度要求较高的电子领域;而TNC-S主要适用在工矿企业的生产之中。

3 结语

综合来讲，对于高层建筑的电气设计，首先需要对低压配电系统予以充分关注，尤其是落实好接地保护，以此为核心全面把控电网线路的设计方案和电气装置的型号选取，更好的将安全设计理念融入到系统构建的各个环节之中，严格管控高层建筑电气系统的安全性和可靠性，保证电气系统能够发挥出应有作用。伴随技术水平的不断提升，越来越多的新技术会应用在实际的工程中，而这就要求国内电气领域的标准规范可以，不断完善，为工程项目的发展提供指导。

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