某医院建筑电气设计中低压配电系统故障原因分析

摘要：低压配电系统由多个电气设备、多回线路等组成，系统构成复杂，若某一电气设备或某一回线路出现故障，将跳闸该故障线路，若故障线路保护拒动，会发生越级跳闸事故，导致整个低压配电系统跳闸，供电中断。现以某市三甲医院建筑电气设计中的低压配电系统为例，分析了该医院楼层配电间内医疗负荷配电箱及地下1层配电室低压配电柜发生故障的原因，提出了相应的处理措施，及时消除了该故障。

关键词：电气设计;低压配电系统;过负荷;短路;漏电;处理措施

0 引言

通常电压等级在6 kV以下的电气系统称为低压配电系统，电压等级在250 V以下的设备称为低压电气设备。低压配电系统在各行业电气设计中占有重要地位，其布置复杂，在高层建筑中体现得尤为明显[1-3]。低压配电系统各回线路基本直接接入终端用户或设备就地控制柜，一旦某一回线路或某一电气设备出现故障，会调整故障线路，若保护拒动，将发生越级跳闸事故，扩大故障范围[4]。按低压配电系统接地方式的不同，可分为三相三线制系统（IT系统）、三相四线制系统（TT系统）、三相五线制系统（TN系统）[5]。低压配电系统的常见故障大致可分为漏电故障、短路故障以及过负荷故障[4]。本文主要对某市三甲医院楼层配电间内医疗负荷配电箱及地下1层配电室低压配电柜故障进行分析判断，确认了故障原因为漏电所致，对此提出了有针对性的处理措施，消除了此类故障。

1 工程概况

某医院位于某市开发区，该医院在2018年11月实施了手术部改、扩建专项净化工程，项目内容主要包括住院楼地下1层至地上7层的装修、机电及照明等低压配电系统的设计及施工，总改造面积约7 000 m2，低压配电系统采用TT系统，如图1所示，低压配电系统采用直接接地方式，低压侧电源中性线N经一电阻RN=6 Ω的接地装置接地，电气设备外壳经接地电阻RD与大地相连，接地电阻虽然可降低设备漏电时的故障电压，却不能将电压降低到安全范围内，存在人体触电危险，因此本工程低压配电系统还设计有漏电保护装置。

2 故障简介

该工程改、扩建结束后，对低压配电系统进行了带电试验验收，系统试运行30 h后，该医院位于楼层配电间内的医疗负荷配电箱分支起火，该分支线路跳闸，设备被烧毁，该楼层供电中断。事故发生1天后，该楼地下1层低压配电室低压配电柜内的电气设备出现短路被烧毁，低压配电柜外壳出现类似被击穿的孔洞，电缆绝缘护套内有渗水现象，事故造成该楼层中断供电1 h，索性未造成人员伤亡。

3 故障原因分析

3.1    短路故障

在低压配电系统线路上，因各种原因导致回路中火线与零线绝缘受损，火线与零线互搭，产生超过设备、线路额定电流的现象叫短路。发生短路时，回路中的电流相对较大，在短路点易产生强烈的电火花、电弧，导致导线金属被熔化，引起导线绝缘层及周围可燃物燃烧，同时，过流保护动作跳闸该回线路。排查两故障点，未发现各回线路存在绝缘破损、线路互搭现象，故排除两点接触短路故障。

3.2    过负荷故障

过负荷是指线路中的电流超过了金属导线的安全电流（即额定电流）。导线绝缘层寿命受温度影响较大，温度越高其绝缘效果越差。由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流流经导线时，导线发热量与流经电流的二次方、导线绝缘电阻值、电流通过时间成正比，即电流越大、电阻越大、时间越长，导线的发热量就越大，长时间过负荷运行，加速了绝缘层老化。

对故障支路线路容量重新核算，结果满足该项目工程设计要求，且还有富余量;随机抽样检测绝缘层情况，均完好无损，符合出厂相关参数要求，因此，排除故障是因线路过负荷所致。

3.3    漏电故障

导线或端子排或支架绝缘材料绝缘水平差，导致导线与大地、导线与导线之间有电流流过称为漏电。在低压配电线路中，系统正常运行时，由于低压配电线路和用电设备绝缘层的介质特性，线路与线路之间、线路与大地之间存在电容，配电系统中总存在一定的漏电流，但是，这些漏电流微乎甚微，线路绝缘能力不会因此受到影响，正常漏电电流简图如图2所示。如果受到外界某种因素或几种因素共同作用，线路绝缘将会被破坏，产生非正常的漏电电流，非正常漏电电流简图如图3所示。

检查故障点发现，负荷配电箱故障点靠西侧墙处电缆绝缘保护套内有渗水痕迹，西侧墙面较潮湿，因试运行期间该地区持续中雨，西侧外墙防水施工质量不过关，导致雨水进入室内渗入电缆绝缘护套内;地下1层低压配电室低压配电柜处较为潮湿且有少量积水，经检查地下1层集水池排水泵处理能力不足，集水池内废水溢流至配电室低压配电柜处，渗入电缆绝缘护套内，发生非正常漏电，绝缘被击穿，引发故障。

4 处理措施

鉴于上述两个故障性质相近，对负荷配电箱故障点靠西侧墙临时采用薄膜隔离措施，更换受潮电缆，待天气好转后对西侧墙面重新做防水处理;清理地下1层低压配电室低压配电柜处积水，更换受潮电缆，更换出力较大的排水泵;并用临时风扇对受潮配电箱、配电柜进行烘干处理后，重新试运行，系统未发生任何故障。

5 结语

低压配电系统在电气设计、施工过程中，應综合考虑电气设备、线路的额定容量以及各外在因素的影响，避免系统投运后故障频发。低压配电系统正常运行中，应加强定期巡检、维护，若出现故障，及时查找故障原因，采取有效的措施防止故障的发生。

[参考文献]

[1] 杨彩霞.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].中国设备工程，2019（23）：167-168.

[2] 王弈辰.超高层建筑供电模式探讨[J].机电信息，2019（33）：165-166.

[3] 徐旭茂.超高层建筑电气设计的研究与应用[D].南宁：广西大学，2019.

[4] 赵广建.低压配电故障原因及预防措施探讨[J].通信电源技术，2019，36（9）：261-262.

[5] 凌智敏.低压配电系统不同接地方式的兼容[J].建筑电气，2018，37（6）：3-9.

收稿日期：2020-06-02

作者简介：唐瑛（1993—），男，湖南永州人，助理工程师，从事机电安装工作。