高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性

蒋小玲

（兰州交大设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 低压配电系统的内涵

规范对于高层建筑的定义是建筑高度超过24 m 的公共建筑或高度超过27 m 的住宅建筑。整个高层建筑的低压配电系统主要由低压配电器、高压配电线路及配电变电所等组成。在安全性设计上，考虑到超负荷带来的风险，当整个高层建筑电能出现超负荷时，通过自动保护系统使得电源被切断，从而确保了高层建筑内的设备及电机的安全性[1]。目前，在高层建筑低压配电系统的实际运行中，电气线路及设备的老化引发的安全事故仍然突出，保证低压配电系统的安全稳定运行还需要落实好设计工作，如选择符合的漏电保护器、使用电位联结法等。

2 高层建筑低压供配电系统的设计要求

2.1 供电电源的可靠性

在进行高层建筑电源数量的设定上，应当充分考虑当地的电网供电条件，同时兼顾用电负荷的重要性，这是保证电源可靠性的一个重要方面。考虑到存在电源因故停电的问题，需要设置另一回路电源来保证一些重要负荷的供电。通常，设计中需要为一类高层建筑设置两回独立的市电供给，且电源来源于不同的变电站[2]。针对消防设备及一些重要机电设备的供电，可以在设计中采用具有巡检功能的自启应急发电组及UPS 不间断电源。

2.2 断路器的选择与整定

断路器的选择对于整个高层建筑低压配电系统的安全运行具有重要意义。因为它与上下级具有较强的联动性。设计中，应当考虑整个设备的额定电压、额定电流、额定功率及所在回路的契合性。同时，针对低压配电系统线路的常见故障如短路、过电压、电源接地故障等，应当利用断路器落实好具体的保护措施。针对低压配线系统中短路故障的多元化，分析断路器的极限分析和运行分断能力，慎重选择合适的断路器，以保证在满足动稳定、热稳定要求的前提下快速切断短路故障，实现电气设备与整个低压配电系统的最吻合。

2.3 选择合理的接地保护模式

接地保护模式的设计需要与工程实际情况相适应。除医院局部采用IT 系统外，其余建筑类型接地形式均采用TN 系统。针对电气装置外漏可导电部分可能导致的接触电压触电情况，应当与整个高层建筑保护接地相连接，针对建筑物外部故障电压需要考虑采用等电位连接措施。

3 影响高层建筑低压配电系统安全性的因素

3.1 电线短路装置对安全性的影响

因高层建筑内部设备众多，用户量较大，因而低压配电系统具有一定的复杂性，对于整个供电系统的要求较高。在多种运行模式的共同作用下，电气短路问题频发。若高层建筑管理人员在短路发生后没有充分重视电气设备的处理工作，则极有可能发生接地质量问题，阻碍整个电力系统的正常运行。因此，为保证供电设备和供电的安全性，需要及时修正电线短路故障。

3.2 漏电保护装置对安全性的影响

合理的漏电保护装置能够有效检测漏电问题的发生，进而减少由其引发的漏电及火灾事故。若漏电保护装置设计不合理，极有可能引发一系列的事故，给生命及财产安全带来损失。日常中出现高层建筑内部人员接触电流后，漏电保护器可及时切断电源，保证人员的生命安全。

3.3 供配电方案的安全性分析

供配电方案的安全性分析主要涉及两个方面：一是配电线路的安全性，二是低压配电系统中供电方案的安全性。这两个因素对于低压供配电系统后续的安全稳定运行具有重要意义。在配电线路的安全性设计上，需要设计人员综合分析建筑物本身的性质、配电系统的整体施工要求以及施工环境因素。在实际设计中，应避免外部污染物对施工的影响，避免线路铺设受到外部的挤压与冲击。针对配电箱的设计，需采用防水防火的保护装置。同时，针对设计的整体把控，良好的供配电安全性分析有利于确保后续设备运行的平稳性。这就需要设计人员制定多个优选方案，深入研究各个方案采用的供配电系统的优缺点，近而选择最终措施。

4 提高高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的措施

4.1 设置自动切断电源装置

自动切断电源装置的设置能够实现高层建筑的安全合理用电。针对高层建筑设备实际使用情况和建筑特点，合理设置自动切断电源装置，有效做到合理规划。通过采用TN 与TT 两种不同的电气系统，可以多点位连接接地保护装置，提高整个电路的安全性。在采用TN 接地保护系统、安装电流保护器的基础上，可以有效防止短路及超负荷电流过大产生的设备损坏、火灾等。针对外界因素引起的导电问题，应当采用TT 系统，将保护系统接入机电设备的外壳，当发生漏电、触电后以有效确保电流被及时切断。

4.2 设置主接线的安全控制

低压供配电系统具有一定的复杂性。形象进行概括，它更像是一个树状图。在整个低压供配电系统下，它是一个个分布广泛的分支电路。一旦出现技术故障问题，将给整个系统运行带来影响。因此，在低压配电系统的设计上，应采用放射式与树干式相结合的配电方式（如图1 所示），在取电方式上可以采用击沉方法，以有效降低成本。这类主接线的安全控制设计具有广泛性和多样性，当采用集中方式供电时，可以采用放射式供电；当采用一般性负荷供电时，可采用树干式配电。

图1 高层建筑树干式供电形式

4.3 选择合适的备用电源

在日常生活中，高层建筑常会因故障问题产生区域性或大面积停电问题，给生活带来不利的影响。因此，在低压配电系统的设计中，应当选择合适的备用电源。断电时，触发备用电源的启动机制，可有效降低因停电带来的损失。在备用电源的设计选用上，单台机组的备用电源额定容量应保持在1 500 kVA 以下。针对发电机组的投入运行，应错开机组投入的时间，为电流的恢复提供时间。通常，恢复电力系统供电模式应延迟1 min，以提高整个低压配电系统的安全性和稳定性。

4.4 合理筛选漏电断路器

高层建筑的层数较高，因而利用率较高，在人员充足的前提下，用电量较大。高层建筑的有效运行必定会安装大量的机电设备，因此运行期间的负荷量较大。设计中，设计人员需要充分考虑运行中的承载力问题，确保运行的安全性和可靠性。在实际运行中，为保证运行的安全性，避免安全事故的发生，需要设置漏电断路器。针对漏电断路器的选择，设计人员应当充分结合高层建筑物的结构情况，明确选用的漏电保护器的额定标准，参照短路故障时的漏电数值，选择额定限流大于漏电数值的保护器。在漏电器选择上，应当通过多种接触模式加强防护，发挥整个低压供配电的设计优势。设计人员在选择合理范围后的额定电流后，应当熟悉掌握配电系统末端漏电保护器的种类及型号，使漏电断路器额定电流大于整个电力系统断路下的外漏电流数值。

5 结 论

随着未来城市化、市场经济的不断发展，将会出现更多具有代表性的高层建筑。高层建筑电气设计中，低压配电系统作为保证建筑物正常运行的重要组成部分，其安全的重要性不容忽视。设计中，通过明确设计要求，找出影响系统安全的因素，最终采取有效的保护措施，实现低压配电系统的安全运行。