解析高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性

解析高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性

李弘

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

一、高层建筑低压供配电系统的设计原则

1.可靠性原则

电气负荷中最关键的部分是一级负荷，高层建筑中的应急照明系统、火灾自动报警系统、自动灭火系统及其他消防设备是一级负荷中的重要代表。一级负荷的设备需要有两个必要的电源做保证而且需要设置一定的应急电源设备。在高层建筑中最常见的应急电源有柴油发电机和EPS，可以有效的保证在遇到特殊的情况下不会影响一级负荷的正常工作。但是应注意，一级负荷的应急电源不能接入其他负荷。

2.优化的原则

对高层建筑的供配电系统的设置时充分联系建筑本身的结构与模式，并考虑到在设计中引入绿色无污染的材料代替高耗能的材料的科学配电系统的设计叫做优化的原则。在对低电压供配电的系统设计上需要以安全性和稳定性为基础，以达到较好的应对系统的特殊情况。还应在保证每个用电设备之间的安全和保险性必须为线路留一定的空间，提高各线路之间的绝缘性，以达到保持各设备之间的安全距离。

3.供电线路的安全性

根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布和环境特征等因素对供电线路进行布线控制。在安全、节约的原则下，城区的高层建筑群或者是郊区楼盘的别墅以及低层建筑群的低压配电方式在建筑电气低压供配电设计中绝大部分都是采用分区树干式配电方式，另外，城市路边的路灯供配电中，每个灯杆内部从灯芯到灯杆脚的连接方式与干线接驳的接线也是树干式配电接线方式。干线首端安装的短路保护电器保护分支线长度多少，即如何确定安全长度为多少，在设计实践中，是设计人员需要探讨研究的问题。

4.保障电源时间性和供电持续性

高层建筑只需利用电网即可提供两个独立的电源，但只能达到一、二级负荷的要求，然而高层建筑内部的负荷极其重要，这就需要综合分析如下情况：建筑中电源系统需进行保养检修或出现故障时，并且另一独立电源无法正常供电，则可将柴油发电机作为应急电源或备用电源。有些高层建筑只能提供一个独立电源，必须要将柴油发电机组作为备用电源，但其不是应急电源。总之，设计高层建筑的供配电系统时，必须要有两个或以上的电源进行切换，切换的时间和过程要与相关电气设备要求相符。

二、建筑电气设计低压供配电系统的可靠性

随着中国的城镇化发展，建筑业迎来了发展机遇并迅速崛起，随着城市人口增多而空间有限，城市的高层建筑越来越多，而高层建筑对电气设计具有较高的要求，以确保电力系统处于安全稳定的运行状态。

2.设备的可靠性

目前的高层建筑不仅纵向跨度大，而且建筑结构也趋于复杂化。电梯是高层建筑不可或缺的电气设备，且商用高层建筑以及写字楼都安装有中央空调，加之建筑用户所需要的各种电气设备等等，这些都需要依赖于电能才能够有效运转。特别是现行的高层建筑，为了做到美观而实用，往往在设计上推陈出新，这就给设置配电系统工作带来了诸多的难题。随着建筑电能使用量的增加，考虑到高层建筑低压供配电系统的安全可靠运行，就需要对系统设计优化，并对其运行功能不断地改善，以提高低压供配电系统的运行效率。

2.接地保护设计的可靠性

通常情况下，建筑电气设计中，都会设计自动切断故障点，也就是所谓的接地保护装置，以此种方式来确保供电的安全性，为建筑电气运作提供安全可靠的保障基础。在一些楼层比较高的建筑当中，其电气的设计，需要根据建筑所处的位置、电气设备的运用情况、接地形式及电路保护装置设计等各个方面来综合确定接地保护装置的设计，这样才能有效避免外部危险电压所带来的不利影响，为整个高层建筑内部的供电运作提供安全保障。

IT、TT和TN是高层建筑低压配电设计中最常用、最常用的接地方式。在暴露导电部分的TT系统通常用于实现接地保护，在接地时，TT系统可以及时，切断故障电路的电源，以防止设备接地。IT与TT系统的接地保护功能是一样的，也用于暴露导电部分的保护。两者的区别是，外露导电部分的接地故障时，如果电压没有达到标准值的设定，然后系统会发出故障报警装置通过TT警告，不切断电路，进一步提高了稳定性和可靠性的电力系统运行。TN接地保护系统，只有当故障电流过大或金属短路时，才会触发保护功能。另外，在低压配电系统的设计中，必须考虑漏电断路器。在选择漏电断路器时，首先要确保漏电断路器的选择符合配电系统的安全标准和要求。其次，要注意漏电断路器的额定额定电流必须小于正常配电系统的泄漏电流。低压配电系统和各支路末端均必须使用漏电断路器，以保证整个系统的安全可靠。

3.主接线的可靠性分析

供配电系统本身就设计复杂、操作繁琐，如果这些设备在运行中产生故障，就会对整个的低压供配电系统的运行效果产生负面影响。所以，低压供配电系统多为集成设计，以

对系统主线设备优化配置。为了确保在安全稳定的运行状态的所有主要设备，当你在交流主接线低压供电系统的设计，辐射380伏或380伏的分布形式和分布的树干式的设计形式，并注重细节设计主线。对于高层建筑的一般照明，在供配电线路设计中，主要的接线方式是供电分配方式和干线供电方式相结合。如果高层建筑的电气设备采用集中负荷，在主接线的供电和配电，可以选择流亡的形式进行配电。

4.提高低压配电系统的安全性

提高低压配电系统的安全性，这个任务很重，需要很多时间的不懈努力。第一，在实际施工时，相关人员必须按照相关规定进行设计和安装，同时应重视加强相关工作人员的自生素质和职业修养，定期进行有效的培训，以此保证高效的工作水平和操作的规范化。这样不仅能保障电气设备的安全可靠，还能保障与建筑相关人员的人身安全;第二，施工单位不能为了加大项目的经济利益，使用不合格的伪劣电气设备，这样会加大后续发生电气灾害的风险;第三，每个用电单位或个人，必须保证规范用电，不得私自更改电力线路，否则很容易导致意想不到的危险发生。

5.备用电源可靠性

在高层建筑中，为了提升供配电系统的可靠性，减少区域性停电的影响，一般都会设置相应的备用电源，从安全性考虑，备用电源应该能够满足以下几个方面的要求：1）若采用单台机组，则应该将机组的额定容量控制在1500kVA以下；2）备用电源应该能够在断电后的0-10s内自行启动，尽可能减少停电造成的经济损失；3）在发电机组达到额定转速后，应该按照由大到小的原则，进行分批投入，以错开投入时间，减少低压母线的启动压降；4）在电网恢复供电之后，应该适当延时30-60s，对供电进行恢复，然后再延时数分钟，才能停止发电机组的运转。

结语

高层建筑中电气设备很多，而且施工比较复杂，还增加电能负荷。低压供配电系统作为电气设计的核心环境，其是否安全可靠运行，直接关系到电气设备的功能是否充分发挥。电气设备的可靠性是保证高层建筑用电安全的关键，针对电气设计中低压供配电系统的运行可靠性的相关问题进行研究，以保证供配电系统满足建筑中各用电设备的用电需要。

参考文献

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[2]蔺怡.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].黑龙江科技信息,2014(16):79.

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