高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性研究

劉 國 芳

(山西一建集團有限公司,山西 太原 030012)

在建筑電氣設(shè)計過程中，低壓配電系統(tǒng)具備十分重要的作用，屬于電氣系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，若施工不當極易引起安全隱患。高層建筑中電壓負荷量較大，對此，在設(shè)計高層電氣系統(tǒng)時應(yīng)充分做好低壓配電系統(tǒng)的安全設(shè)計工作。相較低層建筑，高層建筑具有更多的樓層，用電量會更大，對此高層建筑比低層建筑的電壓負載荷會更多。在高層建筑中，每種電氣數(shù)量與種類都會有所增加，這也增大了安全隱患。由此，必須設(shè)計更為安全可靠的供電系統(tǒng)。高層建筑主要指的是樓層數(shù)量超過10層，總高度超過24 m的建筑，隨著社會的不斷發(fā)展，加之受高層建筑結(jié)構(gòu)特點的影響，對其電氣設(shè)計也提出了更高的要求。本文分析了高層電氣設(shè)計期間低壓配電系統(tǒng)存在的問題，指出了相應(yīng)的解決措施。

1 低壓配電系統(tǒng)內(nèi)涵

在當前供電系統(tǒng)中，低壓配電系統(tǒng)占據(jù)著十分重要的作用，包括低壓配電器、高壓配電線路以及配電變電所等部分，當電能發(fā)生超負荷問題時，電源可以實時切斷，從而更好的保護了電動機。但在實際運行過程中，部分低壓配電系統(tǒng)會因電氣線路以及設(shè)備老化等問題引發(fā)火災(zāi)事故，給住宅居民帶來了嚴重的財產(chǎn)損失。對此，施工企業(yè)必須做好電氣低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計工作，選擇配裝漏電保護器以及使用電位聯(lián)結(jié)等方法，從而保障低壓配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2 影響高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性的因素

一是電線短路裝置，高層建筑的供電系統(tǒng)必須保證安全性，一旦電器出現(xiàn)短路問題應(yīng)及時修正，有效保護供電設(shè)備與供電線路，確保其安全運行。高層建筑低壓配電系統(tǒng)存在多種運行模式，管理人員若沒有充分重視電線等設(shè)備的處理工作則會很容易引發(fā)接地質(zhì)量問題，阻礙了電力系統(tǒng)的正常運行。二是設(shè)置合理的漏電保護裝置，高層建筑的低壓配電系統(tǒng)很容易發(fā)生漏電問題，若無法及時檢測則會導(dǎo)致觸電以及火災(zāi)等事故問題，為人員與財產(chǎn)帶來不可估量的損失。此時漏電保護可以在人員接觸電流時及時切斷電源，確保其安全性。對此，施工企業(yè)應(yīng)在高層建筑電氣低壓配電系統(tǒng)中合理設(shè)置漏電保護裝置。

3 供配電方案安全性分析

一是有效保證配電線路的安全性，供電線路在低壓配電系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的作用，設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮建筑物性質(zhì)、施工要求以及施工環(huán)境等因素。在操作過程中應(yīng)避免外部污染物影響線路布置系統(tǒng)。且在鋪設(shè)線路時也應(yīng)避免受到外部的擠壓與沖擊，以免因建筑物伸縮或下沉導(dǎo)致線路損毀問題，降低線路的使用壽命。尤其是高層建筑的消防設(shè)備更應(yīng)采用專業(yè)的供電回路系統(tǒng)，在消防水泵、電梯以及排煙風(fēng)機等設(shè)備中設(shè)置專門的自動切換裝置，以便在發(fā)生緊急情況時可以及時切換，確保供電系統(tǒng)正常運行。除此之外，在地下車庫中也應(yīng)在墻上安裝應(yīng)急照明裝置。由于配電箱不具備防水效果，一旦發(fā)生火災(zāi)，配電箱很容易被燒毀。對此，還應(yīng)設(shè)置專門防水防火的裝置放置配電箱，以免發(fā)生火災(zāi)時被燒毀。

二是低壓配電系統(tǒng)中供電方案的安全性分析，高層建筑中帶有大量的電負荷，變壓器數(shù)量也為多臺，且還會設(shè)置柴油發(fā)電機組，這些設(shè)備的設(shè)置均為了有效保障居民的安全性。在發(fā)動柴油發(fā)電機組時，若出現(xiàn)10 kV兩進路回路都停電情況時，10 s之內(nèi)應(yīng)急發(fā)電柴油機組便會自動起動，承擔供電的任務(wù)。且若發(fā)生火災(zāi)問題時，應(yīng)急電源設(shè)備也會自動切換至儲備電源設(shè)備上，并隨之切除非消防電負荷的供電系統(tǒng)，提升了用電的安全性與可靠性。對此實際操作過程中，若配電系統(tǒng)為兩臺不并列運行變壓器與一臺柴油發(fā)電機組組成時，設(shè)計人員應(yīng)深入研究此系統(tǒng)的優(yōu)缺點，選擇最優(yōu)的配電系統(tǒng)設(shè)計方案，由整體上提升供電系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。

三是低壓配電系統(tǒng)的接地保護措施，接零保護與接地保護均屬于高層建筑低壓配電的保護形式，其中接零保護指的是將電力系統(tǒng)中性點與地面直接連接，構(gòu)成低壓配電系統(tǒng)，此時接零裝置與配電系統(tǒng)的裝置相輔相成。一旦設(shè)備發(fā)生短路問題，電流會通過接地保護線最終回流至中性接地的地點。不同于接零保護，接地保護與電氣設(shè)備關(guān)系不大，屬于獨特的接地方式，但在電力系統(tǒng)的實際運行過程中，接零與接地均確保了系統(tǒng)運行的安全性。

4 提高高層建筑電氣設(shè)計低壓配電系統(tǒng)安全性的措施

4.1 設(shè)置自動切斷電源裝置

高層建筑為了實現(xiàn)安全合理用電，在設(shè)計電氣系統(tǒng)時應(yīng)安裝自動切斷故障設(shè)施，以充分降低其對技術(shù)人員與財產(chǎn)的損害程度。對此，技術(shù)人員在設(shè)計電氣方案時應(yīng)充分結(jié)合高層建筑的特點與設(shè)備的實際使用情況，做到合理規(guī)劃。為了保證電路的安全性，避免受到威脅，還應(yīng)多種點位連接接地保護裝置，采用TN與YY兩種電氣系統(tǒng)。其中，在電氣系統(tǒng)短路以及電流過大的保護系統(tǒng)中更多采用TN系統(tǒng)，且技術(shù)人員還應(yīng)安裝電流保護器，以防止電流短路與超負荷問題。而對于因外界因素引起的導(dǎo)電問題時則應(yīng)采用TT系統(tǒng)，且接地保護系統(tǒng)為設(shè)備的金屬外殼，當發(fā)生漏電等危險情況時，可以確保電流的及時切斷。

4.2 設(shè)置主接線安全控制

低壓配電系統(tǒng)類似于大樹的樹干，分為很多分支，且比較廣泛，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時，則會影響整個電力系統(tǒng)的運行。為此，高層建筑中的低壓配電系統(tǒng)取電方式應(yīng)采用集成方法，以降低工程預(yù)算成本。技術(shù)人員設(shè)計低壓配電系統(tǒng)時，應(yīng)將其設(shè)計為交流反射式的樹干模式，如圖1所示。此種設(shè)計模式可以有效保證系統(tǒng)主線的安全性。當高層建筑供電采用集中方式時，應(yīng)采用放射性供電方法。當一般負荷量供電時，則應(yīng)結(jié)合采用放射式與樹干式的供電方法。

4.3 選擇適合備用電源

當前很多高層建筑會出現(xiàn)區(qū)域性停電問題，為了減少停電帶來的不良影響，設(shè)計人員應(yīng)準備一定的備用電源，處于安全性與合理性，采用單臺機組的備用電源額定容量應(yīng)保持在1 500 kVA以下。同時，確保備用電源在斷電后可以自行啟動，降低因停電引發(fā)的損失。發(fā)電機組達到一定程度時，應(yīng)錯開投入時間，為電流的恢復(fù)提供一定時間。當供電系統(tǒng)突然停電時，當負荷較大時會引發(fā)更大損失，甚至?xí){人們的財產(chǎn)安全。對此，恢復(fù)電力系統(tǒng)供電模式后不能直接送電，應(yīng)延遲1 min左右，之后恢復(fù)供電再重復(fù)供電，提升發(fā)電機組運行的安全性與合理性。

4.4 合理篩選漏電斷路器

電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)運行期間需要承載更大的負荷量，對此在設(shè)計高層建筑的電氣系統(tǒng)時，其要求更高的安全性與可靠性。在電力系統(tǒng)的運行過程中，為了避免發(fā)生安全事故問題，應(yīng)設(shè)置漏電斷路器，其可以有效保護低壓配電系統(tǒng)，為漏電設(shè)置了有效保護屏障，可以保護整個建筑的電力系統(tǒng)，由此必須對其進行加強防護。在選擇漏電斷路器時，設(shè)計人員應(yīng)充分結(jié)合高層建筑的結(jié)構(gòu)情況，明確漏電保護器的額定標準，并在之后的設(shè)計與篩選時利用準確數(shù)字，且漏電器的額定限流也應(yīng)大于電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時的漏電數(shù)值。同時，選擇漏電器時需要通過多種接觸模式加強防護，這樣才可以充分發(fā)揮電力設(shè)計優(yōu)勢，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。除此之外，還應(yīng)做好漏電器額定電流的選擇范圍，清楚配電系統(tǒng)末端應(yīng)采用何種種類與何種型號的漏電保護器，確定線路的額定電流數(shù)值，且其數(shù)值應(yīng)大于電力系統(tǒng)短路故障時外漏的電流數(shù)值，保障電力系統(tǒng)的安全性。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)城市空間的緊密，高層建筑的作用變得越來越重要。但為了最大程度的保證高層建筑中低壓配電系統(tǒng)的科學(xué)化與安全化設(shè)計，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)計適用的接地保護系統(tǒng)，這樣才可以更好的保障住宅居民的人身與財產(chǎn)安全。