高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨

刘新瑜

【摘要】随着现代化建设进程的不断加速，空间利用率更高的高层建筑成为建筑行业发展的主流趋势。而在高层建筑中，电气设计低压配电系统安全性是关键问题，不仅决定建筑整体配套设施的稳定性，同时也关系到住户的居住体验。但就现阶段高层建筑电气设计而言，越级跳闸、电气接地质量不足以及电路短路等问题普遍存在。基于此，本文将在简要分析高层建筑电气设计基本原则以及相关概念的基础上，就低压配电系统安全问题阐述优化对策。

【关键词】高层建筑;电气设计;配电系统;安全性

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

随着社会技术形态的不断发展演进，高层建筑建设不断取得新成果。而就建筑电气控制工作而言，相关单位必须严格做好设备管理维护工作，既要注重项目整体规划，同时也要兼顾低气压配电系统设计等细节问题，确保内外部工程系统调制双管齐下，提升低压配电系统的安全性与稳定性。换句话说，相关单位需要针对低压配电系统的安装制定详尽的工作实施计划，根据控制系统和控制模式加工处理部件，确保建筑整体性能居于较高水平，确保系统能够切实满足广大用户的实际需求。

1、低压配电系统概述

低压配电系统是高层建筑中的重要功能性系统，一般情况下，现阶段应用于高层建筑中的低压配电系统包括树干式、放射式以及链式三类。其特征如下：

1.1树干式

树干式低压配电系统是高层建筑中及其普及的一类配电系统，其主要结构是通过一条主干电缆连接分配箱和总配电箱。该系统优点在于施工便捷、投入成本低，但缺点是若故障发生于主线，则分配箱将受直接影响，导致供电异常。因此，该低压配电系统不适合应用于对电源供电可靠性要求较高的工程。

1.2放射式

放射式低压配电系统的电力传输方式较为直接，即电力直接由主配电箱传输至分配箱。在这种模式下，各个分配箱可以实现单独供电，即便某一环节出现问题，不会对其余配电箱产生干扰。因此，相对于树干式低压配电系统而言，放射性低压配电系统安全性更高。但由于其灵活性较差，电路更加复杂，因此适用范围是大容量设备。

1.3链式

由一条线路链接多个分配箱的系统设计模式被称为链式低压配电系统。该系统的特点在于电源没有分支点，这意味着该系统适合铺设电缆线，且投入成本较低。但是，该系统在可靠性方面同样存在短板，一旦发生故障，必须关闭所有用电设备。

2、高层建筑中配电系统设计原则

在设计高层建筑配电系统过程中，相关单位必须综合考虑建筑自身特征、整体资金投入以及节能环保等因素，确保配电系统方案具备适用性，进而提升建筑的综合性能。因此，相关负责人员必须遵循如下设计原则。

2.1配电安全设计原则

配电系统设计不仅要求其满足建筑日常需求，同时还要降低系统能源损耗。所以，在开展电气低压配电系统设计工作时，设计人员需要注重考虑节能设施的运用，加强建筑用电负荷管控力度，争取实现对电力资源的最大化运用，以此为基准，推动高层建筑中配电系统运行效率的不断提升。

2.2配电设计系统总原则

和传统建筑形式相对比，高层建筑整体结构更加复杂、配电系统建设资金需求更高。针对这一问题，在开展配电系统电气设计工作时，相关人员必须考虑资金分配以及资源消耗问题，制定具备节能环保意识的设计方案。与此同时，在配电系统设计阶段，线路的间距以及绝缘性是要点，关系到人们的用电安全。所以，相关人员需要正确应用防静电技术和防雷击技术，在系统中引入具有安全保障作用的新技术，保障高层建筑配电系统安全性能。

3、高层建筑低压配电系统设计现状

3.1越级跳闸

越级跳闸是当前阶段高层建筑低压配电系统中出现频率较高的一类问题，其不僅会导致建筑内部断电，同时也会从一定程度上影响建筑的经济效益。归根结底，越级跳闸现象出现的根本原因在于配电系统中时常发生电路短路，在这一背景下，若人员不能合理选择配电系统电路保护设备，就会催生越级跳闸现象。因此，出于高层建筑的经济效益考虑，配电系统设计人员应高度重视配电系统电路保护设备选择问题，提升电气设计工作质量，高效规避安全隐患。

3.2电气接地质量差

在高层建筑电气设计过程中，接地形式混乱并非偶发现象，由此导致低压配电系统施工安全事故时有发生。与此同时，部分单位不重视建立安全保护工作的落实，供电系统的建设与运行缺乏安全保障，也导致电气接地工作质量与效率无法满足高层建筑的建设需求。因此，在改良优化高层建筑电气设计工作的过程中，设计人员还需要将电气设备接地工作的强化视作要点。

3.3电路短路与过载

安全性与可靠性是高层建筑对低压配电系统的最根本要求。基于这一点，配电系统设计人员往往会加强对电路短路与过载的保护。如此，一旦配电系统发生故障问题，系统中的断路与熔断保护器能够针对特定问题发挥保护作用，避免其他限额与设备运行受到干扰。但是，受到多重因素共同作用的影响，高层建筑配电系统中电路短路与过载现象普遍存在，不定期的对居民的用电生活产生影响，这需要设计人员从设计上持续优化创新，从根源上消除问题。

3.4电路保护装置缺乏

电路系统安全性必须建立在合理运用特定保护装置保护电路的基础上。但就现阶段高层建筑电路系统中装置的应用情况而言，由接零保护装置缺乏、过流保护装置缺乏而引起的电路漏电现象尚未得到有效控制，电路在运行过程中仍旧有一定概率发生安全事故，这可能对配电系统乃至整体建筑性能的发挥产生严重干扰。

3.5忽视漏电断路器选择

近几年来，伴随技术的创新和设备的升级，多元化电气设备被应用于高层建筑低压配电系统建设中，同时住户的用电需求也日益上涨。在这种情况下，为规避电路中的接地故障，设计人员必须在配电系统中应用大量漏电保护器，杜绝电路漏电可能。但是，由于绝大多数建筑施工中均存在漏电保护器选择不合理的情况，高层建筑配电系统仍旧缺乏全面的保障。

4、高层建筑电气设计中低压配电系统优化策略

4.1接地保护设计

接地保护设计是高层建筑电气设计中必不可缺的一环，面对当前阶段低压配电系统设计的短板问题，设计人员必须从根源着手，优化系统设计。也就是说，在项目规划起始阶段，设计人员必须从配电系统安全性、经济性以及稳定性等角度出发，将低压配电系统的可靠运行作为落脚点，不为安全故障的发生留下一丝可能。具体来说，在电力系统规划设计阶段，相关负责人员可以为系统加设可靠的接地保护装置，一旦发生电路故障，接地保护装置会于第一时间切断故障电路，从而提升系统面对安全故障时的应急处理能力。值得注意的是，不同建筑中的接地保护设计不能一概而论，设计人员必须综合考虑建筑的结构规模、电力系统的特点、电气设备类型、使用状态等，追求接地保护设计的合理性。最后，在明确建筑建立保护设计方案后，必须做总等电位连接，否则可能会受到外部电压影响，导致系统电路的稳定性受到干扰。

4.2重视漏电断路器选择

高层建筑是我国建筑行业发展的时代选择，在未来一段时间内，高层建筑规模将不断扩张、项目数量将不断增加，间接带动电力系统负荷的提升，影响电力系统的安全运行。所以，供电企业必须客观面对高层建筑不断提升的用电需求，重视漏电断路器的选择。事实上，断路器在保护电力设备、预防重大事故、稳定低压配电系统的运行发挥着重要作用。由此，相关设计人员应高度重视经验总结，根据建筑用电量选择恰当的漏电断路器，确保其与电力系统相符，避免出现电力安全问题。

4.3设备检查调试

设备检查调试无疑是配电系统安全的一道重要防线，在调试检查过程中，工作人员必须严格按照标准流程检测及调试设备。具体来说，人员首先要为低压配电系统设置电源，并通过控制变换判定电源是否有效。其次，人员需要控制初始原件以及设备应用，确保其运行状态正常。与此同时，为降低设备更换成本，延长设备使用寿命，负责人员必须定期检修和保养电气设备，及时对其在运行过程中暴露出的小问题进行处理。一般情况下，电气设备的检查与调试要求人员对电压类型了如指掌，否则检修工作存在一定的安全隐患。设备检查调试工作对技术人员的专业性具有较高要求。因此，技术人员必须严格按照相关章程和操作标准展开作业。比如说，人员需要根据电阻大小合理选择、调整、安装和调试电流表，避免出现功率不足的问题。再比如说，设备检查调试人员需要在实际作业流程中实时评估低压电气系统的操作值，提升电压稳定性，避免因低压电器系统不稳定而出现火灾问题。除此以外，专业技术人员应合理并充分运用电压值数据，以电压值为依据评估系统运行状态是否稳定安全。具体来说，将吸进电压为85%作为一个临界值，当电压值小于该数值，则可以判定系统处于安全运行状态，否则需要对相关设备进行反复调试，直至电压处于合理范围。

4.4加强主接线安全管控

在高层建筑低压配电系统中，电气设计所占比重不容忽视，主接线安全防控至关重要， 尤其是在树干式低压配电系统中，主接线问题会导致系统整体异常。所以，在开展高层建筑电气设计工作的过程中，相关设计人员必须根据建筑特点合理运用集成系统，对配电系统的性能、构成进行科学的管控。与此同时，在低压配电系统中，人员必须视具体的环境因素以及结构因素，在放射式、树干式、链式等配电系统设计方案中做出合理选择，全方位优化配电系统的安全性。

4.5合理选用备用电源

停电事故的频繁发生将会严重影响居民的用电质量，最终引发高层建筑住户的严重不满。所以，为规避停电现象，相关人员需要在高层建筑电气结构中设计备用电源，为电气系统的正常运行保驾护航。具体来说，电力系统备用电源的设计需要重点考虑以下几方面问题：首先，当选择单个装置备用电源时，备用电源额定功率不应超过1500 kVA。其次，备用电源应具备自动开启功能，以便在电源关闭后能够及时发挥作用。再次，当备用电源开始发挥效用后，其電机会在一定时间内达到额定转数，此时应遵循从大到小分批投入原则，避免电源由于电压不稳定而被破坏。最后，在电力系统恢复正常供电后，大约需要30秒时间恢复功率，几分钟后系统方可正常运转。

4.6严格设计负荷分级配置

在对高层建筑配电系统强化安全性能设计的过程中，相关工作人员应该严格按照行业规定完成负荷分级配置的设计工作，避免出现违规作业的情况。与此同时，电力系统中存在一级负荷以及特别重要负荷，负荷之间的连续性必须得到坚实保障，否则将有较大概率导致供电中断，严重时可能会危及广大住户的生命财产安全，令各方蒙受巨大损失。除此以外，高压建筑变压器问题也值得电力系统设计人员谨慎考虑，将容量计算作为变压器选择的核心依据。大量设计经验表明，变压器的最佳负荷率不低于75%，不高于85%，且低压供电线路的半径应控制在200米以下，否则将对其他供电系统造成不同程度的干扰，发生一系列的连锁反应。最后，在高层建筑电气设计中，往往涉及末端漏电线路保护工作，且不仅能够有效降低故障的发生概率，同时在火灾等安全事故发生时，能够为人员提供应急照明，为广大住户的生命安全提供重要保障。

结语：

综上所述，高层建筑低压配电系统的合理设计关系到建筑内住户用电需求能否得到满足，对建筑的整体性能具有决定性作用。因此，高层建筑电气设计部门必须理性客观的看待当前阶段因系统设计不合理而存在的越级跳闸、电气接地质量差、电路短路与过载等系列问题，遵循配电安全设计原则，做好低压配电设计工作的各个环节，保障高层建筑电气低压系统稳健运行，降低安全事故的发生概率，从而推动行业的繁荣发展。

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