高层建筑电气设计低压配电系统安全性分析

李丹

摘 要：随着我国城镇化进程的发展，各地高层建筑越来越多，高层建筑内配电设备及用电人员较多，一旦出现安全问题，影响较大。为了更好的确保高层建筑的安全性，需要对高层建筑电气设计中低压配电问题引起足够的重视。本文主要从低压配电系统结构、高层建筑中低压配电系统中常见的安全性问题以及相关的措施方面进行了阐述。

关键词：高层建筑；配电系统；电气设计

1 前言

在建筑电气系统中，低压供配电系统是确保其正常、稳定运行的前提条件，如果电气系统在设计过程中，不能满足低压供配电系统的一些基本条件，很可能会导致一系列的建筑电气设备安全事故的发生，特别是高层建筑，不仅安装工艺复杂而且电气设备的基数大，使用人员多，一旦出现问题，影响较大。因此，需要我们对低压配电系统的安全性引起足够的重视，并以此来提高电气设备运行的可靠性。

2 低压配电系统结构

低压配电系统由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成。常用低压电力配电系统接线形式有三种，即放射式、树干式和链式。放射式供电可靠性高，故障发生后影响范围小，切换操作方便，保护简单，便于自动化，但配电线路和设备数量多造价较高；树干式配电线路和设备数量少且投资少，但故障影响范围较大，供电可靠性较差；链式特点与树干式相似，仅适合小容量设备配电。在正常环境下，当大部分用的设备容量不很大，布置比较均匀，又无特殊要求时，宜采用树干式配电；当用电设备容量较大，或负荷性质重要，或在潮湿、腐蚀性环境中，则宜采用放射式配电；当一些容量很小的次要用电设备距供电点较远，而彼此相距很近时，可采用链式配电。但每一回路链接设备不宜超过5台、总容量不超过10kW。

3 高层建筑中低压配电系统设计要求

3.1 低压电力配电系统的基本原则

（1）低压电力配电系统应根据工程性质、规模、负荷容量等因素综合考虑。应满足生产和使用所需的供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定的灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。（2）自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。（3）在高層建筑内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电，但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电，如电梯、冷冻站主机设备、消防或安防控制室用电等。

3.2 合理设置供电电源

根据电气行业相关规范，为保证高层建筑用电安全可靠性，要求一类高层建筑内走道照明、值班照明、警卫照明、障碍照明用电，主要业务和计算机系统用电，安防系统用电，电子信息设备机房用电，客梯用电，排污泵、生活泵用电为一级负荷。有特殊要求的办公用的，重要场所用电为二级。二类高层建筑内主要通道及楼梯间照明用电，客梯用电，排污泵、生活水泵用电为二级负荷用电，其余用电为三级负荷。消防系统用电级别与建筑物内最高级别一致。为保证消防负荷和重要的一级负荷供电可靠性根据具体规范要求及建设需求设置柴油发电机作为应急电源。

4 高层建筑中低压配电系统中常见的安全性问题

4.1 过载和短路保护问题

短路与过载保护问题是低压配电设计中最为关注的问题。当配电线路设置与设备用电容量不匹配，或者因为操作不规范，线缆或设备老化等问题时，就容易出现过载或短路等问题，这些不仅会造成电器元件损坏还可能引发电击和火灾事故，对人们造成生命安全的伤害。根据规范要求低压配电线缆应装设短路保护和过负荷保护，且线路上装设的上下级保护电气，其动作特性应具有选择性，且各级之间应能协调配合。非重要负荷的保护电气，可采用部分选择性或无选择性切断。

4.2 接地保护

在高层建筑低压配电系统设计中，经常会出现混用接地形式的情况。根据电源点对地关系和负荷侧电气装置的外漏导电部分的对地关系，接地系统可分为TN、TT、IT三种系统。TN系统按N线（中性线）与PE线（保护线）的组合情况还分TN-S、TN-C-S和TN-C三种系统。TN系统电源端有一点直接接地，通常是中性点，电气装置外漏可导电部分通过保护中性导体或保护导体连接到此接地点；TN-S系统整个系统的N线和PE线是分开的；TN-C系统的N线和PE线是合一的即PEN线；TN-C-S系统是一部分线缆的N线是合一的。TT系统电源端有一点直接接地，电气装置的外漏可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。IT系统电源端的带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。电气装置的外漏可导电部分直接接地。

TN—C系统的安全水平较低，应用于不允许断开PEN线检修设备时不安全，对信息系统和电子设备易产生干扰，可用于有专业人员维护管理的一般性场所。TN-S和TN-C—S系统适用于有变电所的一般性场所。TT系统则适用于不附设变电所的一般性场所，尤其是无等电位连接的户外场所（如户外照明、户外演出场地、户外集贸市场等场所的电气装置）。IT系统适用于不间断供电要求高和对地故障电压有严格限制的场所，如应急电源装置、消防、矿井下电气装置及有防爆要求的场所。

4.3 保护装置设置

保护装置在高层建筑中的主要作用是，对压配电系统的漏电情况进行检测，针对在检测过程中发现的漏电问题及时的进行预警和控制，进而最大程度的保障居民的人身安全以及财产安全。但通过目前的实际情况来看，漏电保护装置设置或者标注不合理，不该立即保护跳闸的没有注明只报警不跳闸，或者该立即跳闸的注明只报警，或者漏电电流跳闸值设置不合理，此外可能由于施工质量问题，产品选择不合格，出线漏电问题时，漏电保护装置不能及时动作，造成事故安全。

5 高层建筑中低压配电系统安全性加强措施

5.1 加强接地保护

加强接地保护在高层建筑中低压配电系统中显得尤为重要，可以避免由于高低压短接等一系列不当的操作而引发的安全性问题，所以在针对高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性上，必须结合该高层建筑的特征进而设置出最为合适的接地系统。在进行设计的过程中还应当注重电力设备的标准接地要求以及接地措施的落实情况等，从而保障高层建筑中低压配电系统的安全与稳定。

5.2 合理选择漏电断路器

漏电断路器作为建筑物接地保护装置中必不可少的设备之一，一旦出现电力故障漏电断路器会立即进行保护。在选择漏电断路器设备的过程中应根据高层建筑电气设备使用的实际情况来选择最为适宜的漏电断路器。此外，断路器中的额定动作电流必须要能够与断路器的电流量相互匹配，否则会造成非常严重的后果，只要低压配电系统中的漏电电流没有超过漏电断路器额定动作的电流量即可确保电路不受到任何的损害。

6 结束语

综上所述，在低压配电设计中，应根据高层建筑规范、建筑物性质以及用户电力需求，确定好各用电设备负荷分级，合理布局各变配电室位置，选择合适的接地保护系统及漏电保护装置，并注意各保护装置参数的选择，以保证建筑物的用电设备安装和使用的安全性。此外在设计中宜提醒建设方和施工单位选择满足国家规范要求的电气设备，按图规范施工，不随意串改线路，以保证建筑物配电系统的安全性。

参考文献：

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