建筑电气设计中关于低压配电系统安全性的探究

丁宗臣

【摘要】低压配电系统安全设计是高层建筑电气设计的重要组成部分。如果电气设备配置数量多，低压配电系统会长期处于高负荷运行状态，进而增大电气安全风险系数。本文论述了高层建筑电气设计中低压配电系统的设计要求与接地保护形式，分析了设计环节存在的各类问题，最后提出相应的改进措施。

【关键词】高层建筑;电气设计;低压配电系统;安全性

高层建筑建设规模大、内部结构复杂，且电气设备配置数量多，这极大的提高了对电气设计的标准要求，同时也增加了发生电气安全事故的概率。做好高层建筑低压配电系统安全性设计，是确保建筑电气系统安全稳定运行的必要条件。

1、高层建筑低压配电系统的设计要求

1.1优化供电电源安全性能

当前，高层建筑主要利用消防设施进行灭火，而消防设施则需要依靠供电装置才能正常运转。在这种情况下，如果供电电源系统的安全性能较低，一旦高层建筑发生紧急火灾事故，喷淋装置与消防照明装置等无法正常启动，会造成严重的财产损失与人员伤亡。

此外，国内大多数高层建筑都安装了电梯。如果供电系统安全性能较低，则会引发电梯因供电问题而停止运行，并对高层住户的生活带来极大的不便。在高层建筑电气设计中，保障低压配电系统安全性，对于维护公众生命财产安全与社会关系稳定具有重要意义。

1.2加强供电电源持续性与稳定性

一般来说，通过电网能够提供两个独立电源的高层建筑，基本能达到一级以及二级负荷的标准要求。由于高层建筑内部结构的负荷体系较为复杂，在电气设计过程中，应充分考虑如下几方面问题：当高层建筑的主供电系统出现故障，备用供电系统也无法正常启动时，可以将柴油发电机作为备用电源。针对只配有一个独立电源的高层建筑，必须将柴油发电机作为备用电源。在高层建筑低压配电系统设计中，需要配置两个或两个以上的切换电源，而且电源切换流程必须符合行业标准规范。

2、高层建筑低压配电系统设计中存在的问题

2.1过载与短路

过载是指电气设备及线路的流通电流超过额定电流限值。短路是由电气设备及线路荷载过重导致的电路损害问题，具有极大的危害。短路不仅会损害电器元件，还会对公众生命财产安全构成潜在威胁。中压配电系统与低压配电系统出现过载或短路等问题，会直接影响高层建筑中用电设备的正常使用，甚至引发电击与火灾等安全事故。

2.2接地不良

接地不良会增大接地电流的冲击力，使零线或地线断路。由于接触电阻高，极易导致接触不良点位出现烧融和电弧现象，进而对用电设备造成不可逆的损害。

2.3保护装置敏感度低

保护装置可以实时监测低压配电系统的漏电情况，向监控终端发出预警信息，以便相关人员采取合理的处置措施。由此，减轻财产损失与人员伤亡。然而多数保护装置对漏电对象的敏感度偏低，这极大的制约了其性能的发挥。

3、高层建筑低压配电系统的接地保护形式

在高层建筑电气设计中，低压配电系统属于重点内容。积极开展接地保护设计工作，可以增强高层建筑供电系统低压电流和电压的稳定性，减小外界环境的不利影响，从而促进整个供电系统的安全稳定运行。

3.1低压配电IT系统

IT系统是低压配电系统的重要组成部分。正常情况下，IT系统中电源端口带电区域是不需要进行接地装置的。如果IT系统中电源端口的带电部分经过高电抗或高电阻，或者用电设备存在外漏导电部分，则需要接地保护。若采用IT系统作为高层建筑低压配电系统的电力供应装置，则必须使其供电稳定性达到标准要求。

3.2低压配电TT系统

采用TT系统进行高层建筑低压配电系统供电设计，必须在供应电源的中性点部位开展直接性的接地保护设计工作。而对于电气设备的外漏导电部位和供应电源中性点接地部位，应配置对应的保护装置，以强化整体接地保护工作效果。在应用低压配电TT系统时，PESBN之间是不通电的。为提升整个电气系统的应用水平，必须保证PE线路始终处于不通电状态。通常情况下，低压配电TT系统多适用于电容量偏低且用电需求较低的地区。

3.3低压配电TN系统

当前，多数高层建筑低压配电系统多采用TN系统进行供电。在实际设计过程中，应全面控制各类电气设备，注重设备外壳的有效连接。在确保电气设备处于同一个保护线的基础上，有效连接配电系统中的各个中性点，增强运行状态稳定性。需要格外注意的是，低压配电TN供电系统中，存在着如下三种模式：TN-C模式、TN-S模式以及TN-C-S模式。设置这三类模式的主要作用是协调处理低压配电系统中性线和保护线的合并关系。

与此同时，在高层建筑电网工程设计过程中，若电网线路中的铜导线截面积达到一定标准要求，则需要选择合理的接线方式，以此最大限度的降低不良现象的发生概率，确保整个电网线路的稳定运行。

4、加强高层建筑低压配电系统安全性的具体策略

若想促进高层建筑低压配电系统的安全稳定运行，相关人员必须从如下几方面着手：优化低压配电IT系统接地保护装置;优化低压配电TT系统接地保护装置;优化低压配电TN系统接零保护装置;针对接零系统，采取重复接地方式。

4.1优化低压配电IT系统接地保护装置

保护接地是提高低压配电系统安全性的重要手段。接地体充当电气设备外壳与大地的连接媒介，若电气设备出现漏电现象，接地体可以快速将漏电电流传输至大地，进而降低电气设备外壳电位与地电位的差值，保证整个低压配电系统的正常运转。

IT型低压配电系统保护体系属于三线三相制配电系统。依靠接地保护系统，可以将三相变压器转化为Y型结构。在实际操作过程中，相关人员要设置对应的接地保護装置，以RE接地极将作为电气设备与大地的连接媒介。一旦发生紧急漏电事故，由于输出电流量较大，即便人体直接触碰电气设备外壳，也不会发生安全事故。

4.2优化低压配电TT系统接地保护装置

TT型低压配电系统接地保护体系以接地保护形式为主，这极大的降低了电气设备发生漏电现象的概率，且将电压值控制在安全范围内。但TT型低压配电系统的应用环节仍存在诸多问题。为维持低压配电系统的安全运行，相关人员应安装RCD漏电保护器。一旦电气设备发生漏电现象，低压配电系统的接地保护系统会自主检测，并切断供应电源。RN的主要功能是控制中性点的连接，而中性点位置引出的线就是中性线。当前，高层建筑低压配电系统以380/220V三相四线制为主，这能够满足动力负载与照明负载的供电需求。

4.3优化低压配电TN系统接零保护装置

TN型低压配电系统保护接零体系对变压器中心点实行接地连接，通过保护线将电气设备不带电位置连接零线，达到接零保护的目的。在低压配电系统运行过程中，若各相线间发生碰撞，短路电流流经保护零线与金属外壳时会构成闭合回路，启动继电保护装置，及时切断电源，避免触电现象的发生。

对此，相关人员需根据高层建筑的特点和使用需求，选择对应的中性点和保护线连接方式。低压配电系统的TN-S运行模式起到隔离PE保护线和中心线的作用，具有极大的安全性。低压配电系统的TN-C-S运行模式可以对进户杆与用户端进行隔离，并限制PE导线和N导线的合并，提高L导线和N导線的绝缘能力。再者，在干线末端安装断零保护装置，可以进一步加强安全保护效果。

4.4针对接零系统采取重复接地方式

在高层建筑电气设计中，相关人员可以采用重复接地方式，并对PE线、零线和大地实行金属链接，加大低压配电系统的保护程度。

首先，这种重复接地保护方式可以有效降低用电设备发生漏电现象的概率，实现RG、RN与零线的整合配置，形成完整的支路体系，降低漏电回路阻抗，以便漏电保护装置快速启动。同时，减小电气设备外壳电压，推动整个低压配电系统的安全稳定运行。

其次，重复接地方式可以有效降低零线断线风险系数。当变压器零线断线后，断线位置极易造成漏电线性，而用电设备外壳相电电压与对地电压相等。当人体接触用电设备外壳后，低压配电系统会快速产生大量断路电流，降低断线位置对地电压，最大限度的减轻零线断线的负面影响。

最后，重复接地方式可以有效解决零线不平衡电压问题。若三相负载差距过大，零线电流会形成电压降。采用重复接地处理方式，则可以大幅度减小接零设备外壳的电流，排除安全隐患。

结语：

综上所述，本文围绕高层建筑电气设计中，低压配电系统的安全性展开系统探究，以此优化电气工程设计，保证低压配电系统的安全稳定运行，最终降低系统风险系数，保障公众的生命安全。

参考文献：

[1]陈涛.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性初探[J].建材与装饰.2018（28）

[2]白立贤.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].江西建材.2017（16）

[3]白建新.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].低碳世界.2017（23）

[4]杨杰.我国高层建筑电气设计中低压配电系统安全性及重要性分析[J].中国高新技术企业.2017（04）