高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析

任开宇

（太原理工大学建筑设计研究院有限公司，山西太原 030024）

高层建筑电气设计属于复杂工程，不论哪方面出现问题都会导致建筑质量受到影响。低压配电系统的设计是建筑电气系统设计过程中必不可少的内容，其重要性不言而喻。因此，低压配电系统设计不合理，容易导致建筑施工或使用过程中出现重大安全问题。此类工程总体用电较大，因此低压配电系统的设计及安装需要工程人员的重点关注。

1 高层建筑低压配电系统构成及设计原则

在建筑电气系统设计过程中，采用科学、合理且有效的保护方式能够有效保护建筑供电系统的低压环节电流、电压，使电气系统运行的更加稳定，因此，安全保护设计内容在电气系统设计过程中应当给予重视。高层建筑低压配电系统的构成及设计原则如下：

1.1 高层建筑低压电器系统构成

高层建筑低压配电系统的使用涉及的设备种类较多，而如果想要实现设备之间的相互搭配，并能够顺利完成设计要求的目标，达到相关要求仍有一定难度，同时对电气系统设计人员水平要求较高。低压配电系统主要是由配电变压器、低压配电柜、低压配电线缆等设备组成。在建筑中，每种设备在系统中发挥的作用不同，只有明确使用要求和使用规范，才能够在低压配电设备设计过程中进行设备的合理搭配。

1.2 低压配电系统设计原则

在高层建筑设计过程中要遵循一定的设计原则，即首先低压配电设备系统设计人员要重视设备接线方式的选择，不同的接线方式意味着低压电气系统的电力配送能力也有所不同，每种接线方式既有优点也有缺点，而其中树干式和放射式两种配电线路是目前应用最多的接线方式（见图1）。

图1 低压配电设备接线方式

树干式接线方式组合成本最低，且对设备数量及设备质量没有太高的要求，因此应用范围广，但该种接线方式安全隐患较大，且输送电压不稳定；放射式接线方式相比于树干式接线更加可靠，安全隐患也较低，发生故障时影响范围较小。在高性能的要求下，该种接线方式造价较高，对企业的经济实力提出一定要求。

其次，在低压配电系统的设计过程中需要重视电源的设置。在高层建筑中，供电负荷等级进行明确的划分。即一类高层建筑重要设施定义为一级负荷；二类高层建筑及特殊办公场合及重要场合定义为二级负荷。在设计过程中，设计人员需要按照相关标准进行设计。

2 高层建筑低压配电系统使用现状分析

目前，高层建筑低压配电系统设计需要按照电气行业及消防系统的相关标准。而在实际设计过程中，如果严格按照行业标准和要求而不考虑实际情况，则有可能在电气设备应用时出现事故。因此，在设计过程中需要考虑到一些潜在的安全因素。高层建筑低压配电系统常会出现设置不合理及过载、短路等问题。首先，高层建筑漏电保护装置设计不合理情况十分常见，如果漏电保护设施因某些原因而不能正常发挥作用，漏电情况会给居民的生命安全造成严重威胁。因此，在配电设备设计过程中，需要考虑到漏电保护设备有效性的问题，在电气设备发生故障时要能够自动报警或自动跳闸，以起到保护作用。实际调查中发现，高层建筑低压电气设备部分只能实现自动报警，部分只能实现保护跳闸而出现这些情况时，如果缺乏专业意识，居民只能够自行解决问题。

其次，目前的电气系统极易出现短路或过载的情况，产生这种情况可能是由于用户的使用错误或者电气设备的老化、年久失修。无论是哪一种情况，都需要本着保护人们的生命财产安全为宗旨，对电气设备进行维修、更换，从而降低此类事故的发生概率。

3 低压配电系统安全性分析

高层建筑与普通住宅相比，在电气设计方面存在巨大的差异。目前应用于普通住宅的电气设计方法已经不再适用于高层建筑设计与施工过程中，因此，高层建筑电气设计技术方法应运而生。基于高层建筑快速发展背景下，高层建筑供电稳定性及供电安全性都需要被重视，同时要结合高层建筑功能及使用情况对低压配电设备进行综合设计。在此过程中，系统安全性分析显得十分重要。

3.1 配电方案安全性分析

在通常情况下，高层建筑变压器的数量一般在两台以上，同时还要配备一台发电机组以提供变压器运行所需要的动力，同时也为保证在各条线路均断电的情况下实现配电设备的快速启动运行，以体现备用电源的价值。另外，为避免消防用电对高层建筑内线路用电产生影响，需要设计自动切换装置，使电路在建筑内部发生火灾等特殊状况时自动切换至消防线路。在电路设计过程中，从线路的材料选用到线路布置都需要经过层层审核，需要严格按照相关标准进行，不能够随意进行更改。一些地下照明线路及用电设备需要设计出合理的布置方案，并配备专用的配电室，以此来降低突发事故对建筑内电能输送的影响。

3.2 供电线路安全性分析

供电线路的选择需要严格控制电路铺设方案的合理性。一些单位在设计线路铺设方案时可能忽略建筑内线路的安全性问题，导致建筑内部线路连接频繁出现故障，导致短路等事故的发生。在线路铺设方案的设计过程中，除了要按照要求设计之外，还需要及时疏通管线，保证线路铺设位置无其他干扰因素。同时还要考虑到建筑内部用电量等问题，重视短路、过载等故障发生的原因，同时做好线路接地工作，在相应的位置设置好保护装置。

4 提升高层建筑低压配电系统安全性的措施

从高层建筑电气设计方面来看，合理选用接地保护系统能够加强低压配电系统安全性，同时加强对设备的线路管理能够降低设备能耗及故障发生概率。在具体的操作过程中，必须充分关注电网施工作业情况及设备的选型情况，特别要注意设备配置及漏电保护等设施的安装情况。通过不断加强低压电器设备的安装管理以提高配电设施的安全性。

4.1 重视漏电断路器选择与维护

漏电断路器在实际工作中能够起到对高层建筑低压配电设备安全稳定性提供保障的作用，能够有效保障居民的用电安全。在高层建筑施工后，应当全面考虑楼内电气设备及电力的使用情况，由此确定漏电保护装置的安置地点及型号。施工人员在安装时要仔细研究并确认装置的额定动作电流，并使之可以在建筑内部电路漏电时能够正常发挥作用。

4.2 重视高层建筑接地保护系统的建设

高层建筑内部用电过程中容易因为电气设备使用不当而造成各类故障，导致设备内部电压情况不稳定，引起一系列供电事故。为改善这一情况，高层建筑施工团队需要重视接地保护系统，相关设计人员在设计方案时应当根据实际情况对初步方案进行优化，并将优化点落实到最终方案里。

4.3 合理选择备用电源

由于高层建筑用户数量多，一旦出现停电事故将会严重影响人们的日常生活和工作。因此，在高层建筑电气设计过程中，要结合实际情况来对备用电源给予科学、合理选择，以此来降低停电对居民产生的不利影响。在备用电源选择时，如果是以单台机组为主，要合理控制额定容量，最好低于1600kVA。在发生断电后，备用电源将会自动启动，以此来降低因停电造成的各方面损失。当发电机达到特定程度时，最好控制分批投入，并合理错开投入时间，以期为恢复电流提供时间。恢复电力供电时，还需要至少延迟1min，待供电彻底恢复后，电机组才可以重复供电。

5 结语

综上所述，高层建筑电气系统低压配电设施的设计与建筑的使用、用户的生命安全息息相关。因此，低压配电设施的设计过程必须要有管理人员进行全程监督，同时要保证设计人员的专业水平满足要求，遵循规定的接线方式并重视供电电源设置。目前在建筑电气设备低压配电设备设计过程中，仍然存在许多不合理的情况，设计人员要重点关注这些问题并找出方法予以解决，以提高电气设备的使用安全性，从而提高建筑的整体质量。