高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的思考王礼林

高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的思考王礼林

王礼林

宁波蓝城中和建设管理有限公司浙江省宁波市315103

摘要：高速发展的国民经济推动了城镇化建设的快速发展，在这种环境下，人们对于居住空间的质量及环境要求也不断提高。高层建筑是现阶段人们主要居住使用的建筑类型之一，通常对用电会有较高的要求，建筑的整体用电量比较大，其用电安全性受到了国民的广泛关注。在高层建筑的电气设计中，低压配电系统的安全性对于整体建筑的安全性具有非常大的影响。因此，本文主要针对高层建筑电气设计中低压配电系统的安全设计进行研究与探讨。

关键词：高层建筑；电气设计；低压配电系统；安全设计

引言

根据建筑设计规范的相关标准规定，所谓高层建筑，即建筑楼层超过10层的住宅产品，或整体高度超过24米的民用建筑都属于高层建筑的范畴。高层建筑中，诸如电梯运行等方面的设备设施用电负荷极大，这就对高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性提出了挑战。为了提高高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性，我们对高层建筑的低压配电系统的设计要求及安全技术进行了讨论，希望能够对保障用电安全提供有益的思路。

1.高层建筑电气设计中低压配电系统的安全问题原因分析

在高层建筑中，低压配电系统容易产生诸如漏电事故、短路故障、线路过负荷、电火花与电弧等安全问题，影响低压配电系统的正常运转，甚至会威胁人们的生命财产安全。

1.1漏电事故的原因分析

配电系统的漏电事故，通常是电气装置的外壳及市电火线在某种因素的作用下产生联结，这种联结和大地之间的电位差就会造成系统漏电。一般而言，市电火线与绝缘性较差的材料进行接触时，其裸露部分会相互连接，电流则会被其他与地面接触的导线引入大地。而当用电负荷超过220V时，导线上的电流急剧增加，温度上升至绝缘层的燃点时，很有可能引发火灾。部分绝缘层性能较差的导线，电流流经的时候，会与大地之间产生电场能，对配电系统的安全性造成隐患。同时，配电系统漏电也会由于多种因素的影响导致漏电回路现象的出现。

目前，国内供电系统一般采用变压器中性点绝缘的低压供电系统，容易发生单相接地或两相、三相对地绝缘阻抗下降至危险值的电气故障，通常叫法为漏电故障。一般单相漏电占漏电故障的85%左右，两相漏电所占的比例很小，三相漏电的发生率占10%左右。对于单相接地，由于接地电流很小(在电网中不足1A)，故属于单相漏电，是最严重的漏电故障。

在电气设备或线路在运行过程中，由于本身绝缘损伤，在一定环境下会使靠近的物体带电，如穿线金属管、电气设备金属外壳、潮湿物品等，系统漏电一旦发生，将会产生电气火花、电弧、系统过热，甚至会发生严重的或致命的触电事故。

1.2短路故障的原因分析

两根裸露的导线相接触的时候，由于其电势不同容易造成短路电流。短路故障出现时，电流通常不经过用电设备进行运行，这种情况下极易产生较大电流，会使得导线快速升温，产生电火花和电弧的可能性很大，容易致使导线融化，甚至导致燃烧现象的出现，严重威胁到公共安全。

短路是指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。高层建筑的低压配电系统短路的原因主要有电器设备载流部分绝缘损坏、误操作及误接、其它原因。

高层建筑的低压配电系统的线路短路有多种类型，一般有三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。三相短路时，由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相电流和电压仍是对称的，又称为对称短路。其它几种种类型的短路，因为系统的三相对称结构遭到破坏，三相电压、电流不再对称，故称为不对称短路。实验数据表明，电力系统各种短路故障中，单相短路占大多数，约为总短路故障数的65%，两相及接地短路占25%，三相短路只占5%～10%。三相短路故障发生的几率虽然最小，但故障产生的后果最为严重，特别需要引起足够的重视。

1.3过负荷故障的原因分析

当导线所流经的电流超过其安全电流量，就会发生线路过负荷现象，这种现象容易导致导线的内阻急剧升温，甚至会融化导线绝缘层，导致导线自燃。

主要原因一般是设计施工时导线截面积选择过小、用户所提供的用电设备资料及其运行规律不确切；使用中未经核算在线路中接入过多的负载或功率过大的用电设备；线路或用电设备的绝缘能力下降，电流增大；保护线路的熔断器和自动开关不配套，过负荷后不能有效地保护线路、设备。

1.4接触不良所导致电阻过大问题的原因分析

在各类用电设备的电源相接处、开关等电子元件的相接处、电源线的相接处，发生线路接触不良的现象时，容易导致接触部位的电阻变大，回路电流流经电阻时，会使线路的热能急剧增加，只是导线绝缘层融化甚至自燃。除此之外，线路的两端产生的电火花过于密集时会形成电弧，而电弧处温度有时会升高至3000℃以上，超高温度会引燃易燃物品，导致火灾甚至爆炸事故的发生。

主要原因有（1）有连接点由于长期振动或冷热变化,接点松动,造成导线与导线、导线与电气设备连接不牢固。（2）导线连接处有杂质。夹杂在触点之间的杂质阻碍了导体的良好接触形成接触电阻。（3）铜铝接点处理不当在电腐蚀作用下接触电阻会很快变大。因为接点的保护绝缘层失效后易产生电腐蚀即铜铝两种导体相接时在空气湿度较大的条件下铜铝导体之间会发生极化现象形成电势差，由于电势差的长期存在就会在金属导体之间发生电解现象。（4）接触面不光滑或接触面小形成接触不良。接点处金属导体出现异常弯曲、变形或凹凸不平使接点处接触面积减小产生接触电阻结果两导线连接时造成接触面积过小形成接触不良。

2.高层建筑电气设计中低压配电系统安全问题解决措施

2.1漏电事故的解决方法

其实电气系统漏电并不陌生，在实际工作中已采取多种措施加以防范，目前在低压系统中多采用接零保护及漏电保护装置来防止漏电短路的情况发生。在高层建筑的电气设计中，接地保护是当前应用最为广泛的供配电系统保护措施，这种方法能够有效提高用电安全。因高层建筑对供电要求高，一般电气设计供电系统都会采用TN-S系统，TN-S是三相五线供电系统，能够充分保护用电设备漏电时能够将电流传输引导到漏电保护装置动作，将故障设备（或线路）的电源切断，以防止事态的扩大，保障电力系统安全。

此外，正确选择和使用电缆、电气设备，提高工作人员的电气安全意识，运行维护和预防性试验等工作，保证在供电系统中消灭一切不符合要求的电气接头，以确保电网对地具有良好的绝缘水平。

2.1短路故障的解决方法

现阶段，为了保证高层建筑的低压配电系统用电安全可靠，防止短路故障的发生。（1）除设计时要科学、合理外，还应采取必要的各种措施，来减少各类短路的故障发生。（2）做好短路电流的计算工作，正确选择电气设备，使得电气设备和电气线路的额点电压相同。（3）对继电保护的整定值和额定电流要正确选择，选择速断保护装置，以便于短路时迅速切断电流。（4）对带电安装和检修电气设备，工作人员要防止错接线和误操作。（5）正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸，采用自动重合闸来防止短路电流危害。（6）配电系统采用串联电抗器，来增加系统的阻抗来限制短路电流。（7）加强管理，及时清除导电粉尘进入电气设备，防止老鼠等小动物进入配电系统，影响配电系统正常运行。

2.3线路过负荷的解决方法

现阶段，对于低压配电系统中的线路过负荷故障可以采用：（1）改造配电线路布局，控制配电线路供电半径，应尽量缩短供电半径，以保证供电质量和避免过负荷问题。（2）通过科学的计算，更换更大截面的导线，来解决配电线路过负荷问题。（3）增加传统的热继电保护装置或接头测温与阻断装置相结合的方式，防治线路过负荷故障的产生。（4）积极降低线路无功功率，增装无功补偿电容器，提高线路功率因数，提高线路过负荷能力。（5）提高线路施工质量，严禁电缆接头处理，导线接头连接处，这是线路发生事故的主要问题所在。所以，各施工单位在线路施工时要力求提高施工质量，提高线路抗过负荷能力。

2.4线路接触不良故障的解决方法

现阶段，对于低压配电系统中的线路接触不良故障可以采用（1）线路接头松动，需要在铺设线路时，尽量减少线路接头，需要接头时提前清除接头处的氧化层及其他杂质与灰尘，再进行线路联结。（2）对主要电气设备我们每年都进行一次接触电阻测试，如接触电阻过大将严重影响导线导电性能目前的做法是及时进行处理消除氧化层清除设备表面污渍（3）铜铝导线连接时应使用铜铝过渡接点,并进行压接。压接前给铜鼻子搪锡后,再与铝导线连接,也可采用在铜铝接点处垫锡箔,避免铜铝混接时产生接触电阻，对存在铜铝接点的电缆进行更换，需要定期检查线路接头处，及时更换开关、插座等电子元件。（4）定期检查和检测接点，防止接触电阻增大，对重要接点要加强监视，因为金属具有蠕变性,一旦发现问题要及时排除。

结语

结合以上分析，不难看出，在高层建筑电气设计中的低压配电系统中，容易产生漏电、短路、线路过负荷、线路接触不良等故障问题，这就需要通过合理的低压配电系统的保护措施进行保护，在电气设计时，需要对主接线的安全性能进行严格控制，合理的采用相应保护措施来完善对配电系统的保护措施，用以保障高层建筑的低压配电系统的用电安全。

参考文献

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