高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析

任俊　张倩

摘  要：在整个高层建筑体系当中，电气设计工作在其中发挥着举足轻重的作用。在电气设计过程中，要想使电气系统处于持久、稳定的运行状态，低压配电系统在其中发挥着关键性作用。该文结合自身多年从业经验，首先对高层建筑电气设备供配电系统配电负荷以及配电线路的安全性问题作一分析，根据既往设计经验，分析并验证了简易图解明确干线首端保护器分支线的长度。

关键词：高层建筑;电气设计;中低压供配电系统;安全性

中图分类号：TU97          文献标志码：A

建筑供配电系统在实际运行中，能否始终处于稳定、可靠状态，直接影响甚至决定着人身与生产安全，无论发生何种事故，其所造成的损失都是难以被估量的。所以，在整个电气设计过程中，供配电系统的安全性为其重要环节。针对电力负荷来讲，其依据中断供电所造成的损失以及对整个供电可靠性所产生的影响，可划分为1～3级。在整个建筑电气设计架构当中，主要有2种比较常用的电源，其一为EPS应急电源，其二是柴油发电机组，该文就低压供配电系统的安全性设计策略进行探讨。

1 供配电方案的安全性

在诸多高层民用建筑当中，存在着许多级别的负荷，其中，最为常见的是一、二级负荷，另外，在具体的变压器台数上，通常情况下，需≥2台，除此之外，还专门设置1台与之相匹配的柴油发电机组。针对柴油发电机组而言，其基本的启动要求是：针对10 kV两进线来讲，如果其回路都处于停电状态，那么针对此时的柴油发电机来讲，其被当作应急电源，于大约10 s内以一种自动的方式而启动，主要负责将电能供给重要负荷;此外，为了避免出现消防用电在具体的可靠性上被降低的情况，如果出现火灾，需可以以一种自动方式将非消防用电负荷切除掉。针对此需要，该文围绕2台变压器（不并列运行）与1台柴油发电机，由此组建多类型的供配电系统方案，对比其优缺点，为现实工程设计提供依据与参考。（1）柴油发电机组的低压母线与变压器的低压母线无关联性，各自独立。这样设计的主要优点为无需联锁，柴油发电机也不会将市电倒送，但也有不足的地方，即当市电出现停电情况时，柴油发电机难以向一般性负荷供电，此外，对于Ⅲ段母线来讲，其在日常当中处于无电状态，其电缆、断路器有无故障，较难被准确发现。（2）为了能够从根本上将Ⅲ段母线在日常当中不带电问题给有效解决掉，从变压器所对应的低压母线所输出的一路电源，被送至Ⅲ段母线。在此过程当中，4QF断路器对电气联锁进行设置，除此之外，还对机械联锁进行设置，以此来为整个柴油发电机不出现向市电倒送的情况提供保障，此种设计的不足之处为：在日常市电处于停电状态时，柴油发电机难以向一般性负荷供电。

2 供电线路的安全性

2.1 供电线路安全的设计

针对供电电源来讲，如果其能够较好地满足电力负荷的相关要求，那么针对此时的供电线路而言，其可靠、安全运行至关重要。在敷设供电线路时，究竟选择何种方式，需要依据建筑物的各种因素来确定，象具体要求、相关性质、环境特征及用电设备的实际分布情况等。此外，还需要指出的是，还需要最大程度地消除由于灰尘聚集、存在污染物、腐蚀及外部热源等情况而影响到整个布线系统。除此之外，在敷设线路及实际使用中，需要从根本上预防外界应力作用所造成的各种损伤，象振动、冲击以及建筑物的伸缩等。另外，针对高层民用建筑的各种消防用电设备来讲，需要根据现实需要，选择一些专门设备来进行供电，象防排烟风机、消防水泵、供电回路、消防电梯及消防控制室等，并且还需要在配电箱位置处（最末一级），根据现实需要，专门设置先进且实用的自动切换装置;在实际敷设配电线路时，需要做到与相关规范或要求相符。还需强调的是，在围绕建筑展开电气设计过程中，针对位于地下室车库的各种应急照明配电来讲，一般情况下，会将其安装于制定位置，即车库的墙上，而对于配电箱而言，未能依照相关标准进行防火处理，如果配电箱周围发生火灾，那么针对此时的配电箱而言，其会在比较短的时间内被大火烧毁，所以，需要专门设置配电间，以此来用于放置配电箱，为地下车库应激照明供电的持续性、实时性与可靠性提供切实保障。

2.2 干线首端保护器分支线安全长度

根据供配电系统在具体设计层面的相关规范与要求，在对一、二级负荷不造成影响，且不会出现供电中断的前提下，针对配电线路来分析，其短路保护电器给予着持续、全面的保护，此外，针对该段线路来讲，其与相配套的过负载保护电器之间，可以随着实时处于通过状态的短路能量，无需短路保护设备的安装。因此，在安全且节能的基本框架下，在围绕建筑电气，设计与之相配套的低压供配电时，不管是郊区所建造的别墅，还是各个城市当中所建造的高层建筑群，或者是底层的建筑群，其在选择具体的低压配电方式时，大多选择的是更加实用、安全且可靠的分区树干式;此外，还需要指出的是，在围绕城区路灯展开供配电设计过程中，在各个灯杆当中，从初始阶段的灯光，到具体的灯杆脚之间的连接线，其与干线接驳之间所选择的连接方式都是树干式，因此，在实际设计过程中，需要根据现实需要，安装一定数量的短路保护电气，为各个线路的安全运行提供切实保障。但是需要指出的是，在设计过程中，针对首端安装的短路保护电器而言，究竟能够保护多长的分支线，乃是当前相关设计人员需要深入研究的问题。在实际设计中，可利用简易图解，对干线首端保护器分支线安全长度展开全面分析，将O点当作原点，另将L1当作整个直角三角性的直角边OA，而L2当作直角边OB，最终可以得到整个直角三角形BOA。基于分支点与O点之间的距离L3，于OA线上，可从中得到C点，然后经过C点，作一条与OA相垂直的线，与AB线相交于D点，对CD线的长度进行测量，从中得到L4，其便是分支线界面S2，于干线C位置为出发点，作分支，从中可以获得O点短路保护电气所保护的分支线的长度。除此之外，还可基于2个相似直角三角形DCA/BOA两直角边的比值，从中将CD线的长度求出来，如图1所示。如果将主干线的短路电流整定值给予明确后，便可以对整个主干线末端相应短路电流施加全面保护，需强调的是，如果分支线末端所对应的短路电流相比于主干线末端所对应的短路电流，明显大于后者，那么针对此时的分支线末端的短路而言，都能够受主干线短路保护器保护，处于其保护范畴内。

3 结语

综上所述，针对高层建筑供配电系统来讲，对其安全性进行合理化设计，是整个设计工作的归宿与出发点，不仅能为电气负荷与供配电线路提供切实保障，还能在设计过程中，善于采取各种切实有效的措施，将系统防雷工作做好，并将防雷击电磁脉冲工作一并做好，尽可能地将高次谐波分量的减少，提高整个电气设备的安全性与可靠性。

参考文献

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