高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探析

高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探析

陈勋

江苏筑森建筑设计有限公司

摘要：本文在查阅相关文献资料，并结合相关经验的基础上，首先概述了高层建筑低压配电系统的形式，而后对高层建筑低压配电系统的运行现状进行了分析，发现当前高层建筑低压配电系统仍存在接地不良、保护装置安装不规范等安全性问题，针对以上现状本文提出了严格控制主接线的安全性，加强接地保护等几点安全设计策略，以期为高层建筑电气设计人员提供一定借鉴，完善高层建筑电气设计中低压配电工作。

关键词：高层建筑；电气设计；低压配电；安全性问题；安全设计

随着市场经济的快速发展与城镇化进程的持续加快，城市人口基数不断增大，城市现有土地面积已经远远难以满足城市人口的居住与生活，高层建筑大量兴起。这就给高层建筑电气工程提出了更高的安全设计要求。相关电气设计人员十分有必要深入分析当前高层建筑低压配电系统存在的运行问题，积极研究高层建筑低压配电系统的安全设计策略，以确保高层建筑低压配电系统能够安全稳定运行，有效保障广大高层建筑居民的用电安全。

1. 高层建筑中低压配电系统概述

高层建筑低压配电系统作为十分常见的一种高层建筑供电方式，通常有以下两种形式。第一，放射式配电系统。该种形式的配电系统一般是通过变电所低压柜的每一个出线断路器，将电能单独分配与输送至各个相应的次级配电箱中。每个次级配电箱与每条子配电线路都是独立运行的，当其中的一个子配电线路出现问题，难以正常运行时，其它线路的运行性能并不受影响，这也使得这种配电系统的可靠性非常高，但电缆用量较大，经济性较差。第二，树干式配电系统。该种配电系统主要是将各个次级配电设备的进线电缆统一连接到主干线路上，因为它的配电线路在路程设计方面较短，所以具有建设成本低，施工方便等优点，常见的有母线槽或预分支电缆。但是一旦主干线路出现运行问题，与其相连的部分次配电线路也会随之受影响。在项目设计时，可以采用两种配电方式相结合的方式，非重要的三级负荷可以采用树干式供电，而一、二级负荷，例如消防风机、消防电梯等用电采用放射式供电，这样既保证了供电的可靠性，又节约了建造成本。

二、目前高层建筑中低压配电系统运行中存在的问题

2.1接地故障

现阶段许多高层建筑的低压配电系统都存在着接地故障问题，以致配电线路受接地电流猛烈冲击而燃烧断裂，零线和地线发生严重断路。而且因为接触电阻偏高，这样相线接地时就会出现持续发热现象，甚至在接触不良位置产生烧融与电弧，严重损伤相关用电设备。

2.2保护装置安装不规范

目前许多高层建筑低压配电系统的保护装置都存在着不按照相关电气设计要求规范安装的问题。这样，如果电气系统出现运行问题，低压配电系统的保护装置根本难以快速发出相应的控制动作，从而导致建筑火灾，威胁高层建筑居民的人身财产安全^[1]。

2.3漏电保护器应用不科学

高层建筑电气在实践接地过程中，经常会存在一些电气火灾、人触电击等多种安全隐患。相关电气设计人员出于防止安全事故的目的，经常会使用漏电保护器，确保整个配电系统的安全稳定运行。但是在许多电气设计实践中，因为不熟悉漏电保护器的正确应用方法，所以漏电保护器的许多固有保护作用根本无法充分发挥，从而显著增加了低压配电系统的运行风险。

2.4过载和短路

过载一般是穿过配电线路与用电设备的电流明显比其额定电流值大，比其可承受时间长。而短路则是在过载现象恶化后产生的一种具有极大危害性的电路故障。它不但会损坏相关电器元件，严重者还会直接威胁人们的财产安全与生命安全。高层建筑低压配电系统如果出现过载问题与短路故障，轻者影响高层建筑用电设备的顺利运行，重者会造成用电火灾与电击事故。

3. 高层建筑电气设计中低压配电系统安全设计策略

3.1严格控制主接线的安全性

供电系统在正常运行过程中，主线一直发挥着核心控制作用。而高层建筑低压配电系统的主线具有设备用电量大，分布较广的特点。复杂多变化的现场条件使得配电系统与配电设备的操作十分频繁。一旦出现问题，整个配电系统就无可避免地受到影响。所以在高层建筑低压配电系统中，可以采用树干式及放射式相结合的配电方式。非重要的三级负荷可以采用树干式供电，而一、二级重要负荷，例如消防风机、消防电梯等用电采用放射式供电，这样既保证了供电的可靠性，又节约了建造成本^[2]。

3.2加强接地保护

要提升高层建筑低压配电系统的稳定性与安全性，相关工作人员需要加强接地保护设计，否则很容易因为高低压接接等不合理操作引起严重漏电事故。一方面，在具体的设计工作中，工作人员应该依据高层建筑自身的特性与低压配电系统的特征科学设计相应的电气设备接地保护装置。另一方面，在安装实践中，施工人员应该依据相关电力设备自身的标准接地要求规范安装，真正落实好相关接地措施。特别是配电系统接地保护形式较复杂时，工作人员应该通过等电位连接，有效消除外部电压对低压配电系统中的配电线路的影响。

3.3科学选择漏电保护器

随着高层建筑低压配电系统的逐步完善，整个供电系统中的电气设备显著增多，电力负荷明显加大，这就对低压供电系统提出了更高的可靠性与安全性要求。而漏电保护器则在供电系统运行中发挥着十分重要的作用，它能够及时阻止重大电力事故的进一步发展，确保低压配电系统的顺利安全运行。在设计漏电保护器时，工作人员应该科学选择漏电保护器型号，尤其要注重漏电保护器的漏电电流及动作时间要求。这就要求相关设计人员提前深入不同电气设备的具体情况，而后科学分析出漏电保护器的选型要求^[3]。

3.4合理选择备用电源

为了尽可能提高现代高层建筑低压配电系统运行的可靠性，最大化降低区域性停电对高层建筑居民生活的影响，高层建筑通常都会配置备用电源。而从高层建筑配电系统的安全性考虑，高层建筑的备用电源需要符合以下四项条件。第一，如果应用单台机组，则机组的额定容量一般小于1500kVA。第二，在区域性停电10秒内，备用电源就应该自行启动，以最大化降低因为断电引起的相关经济损失。第三，当发电机组的转速达到其额定转速后，为了有效减少配电系统低压母线的启动压降，应该依据自多至少原则，分批投入电能，尽可能的错开电能投入时间。第四，在电能恢复供应后，备用电源需要延长30~60秒时间，逐步恢复供电，而后再适当延长几分钟，才宜切断发电机组供电。

四、结束语

综上所述，目前高层建筑电气设计中低压配电系统仍存着接地故障、保护装置安装不规范、漏电保护器应用不科学、过载与短路等问题，这就需要设计人员通过采取严格控制主接线的安全性、加强接地保护，科学选择漏电保护器，合理选择备用电源等策略，有效提升高层建筑中低压配电系统运行的安全性与稳定性，切实保障高层建筑居民的用电安全。

参考文献：

1. 王鑫玮.高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性[J].砖瓦世界,2020,(18):108.

2. 张会梅.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].价值工程,2020,39(20):197-198.

3. 胡骏汉.针对高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].科学与信息化,2020,(21):83.