高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性

2022-11-12王铄

建材发展导向 2022年17期

王铄

（华商国际工程有限公司，北京 100069）

随着中国社会经济的迅速发展以及民众生活水平的日益改善，对建筑工程的品质与性能提出了全新的需求。现代家居生活不但要满足最基本的日常生活需要外，更要丰富与多元化。因此传统的高低压配电体系也必须不断的完善与革新，可以更好地应对时间的变迁。对电气设计来讲，不但需要创新的突破，也存在着很大的挑战。

以人为本，一方面是坚持指以“游客”为本，因为游客是带动产业发展的中心力量。这就需要不仅提高服务质量，还要加强对游客的保护，加强对旅游业的监管。另一方面要以“人才”为本，因为人才是产业发展之根，是产业优化升级的主干力量。所以，专业旅游人才队伍的建设不容小觑。并且需要动员当地群众积极参与到全域旅游发展中，在共同建设靓丽内蒙古的过程中提高群众生活质量。

1 高层建筑电气设备的特点

在现代城市规划系统中，高楼大厦的建筑比率也愈来愈高。其主要特征为建筑面积大、楼层高、构造较为复杂、内部设施众多、能耗巨大、对管理要求较高等。和一般的多层房屋等建筑工程比较，高层建筑所涉及的设施与构造也比较多样。以电气设备系统为例，其设施种类也往往较为多样，功耗相当大，负载密度很高，因此对电源安全性也有相当严格的要求。为了保证这样的电气系统长期平稳稳定的运行，它还必须进行良好的安全管理，并严格控制了整个电气系统的设计，从源头上降低了安全风险。

湖面湖容缩小，湿地调节气候效用降低，温暖效应减退，洪涝灾害加剧。如1958年沅江和岳阳为例，冬季阮江气温高于岳阳，后两地逐渐气温相近，1983年岳阳最低温高于阮江；再如20世纪90年代出现的特大洪水，都是湿地湖泊萎缩调蓄功能降低的结果。

对低压配电系统进行设计的时候也并不是毫无章法的，而是应当在现实基础之上，遵循一些原则来进行转变。第一点也是最重要的一点，就是在低压配电的设计过程之中应当注重相关的优化工作，尤其是应当对资金利用率的问题进行相对应的优化，在保证资金总量尽可能少的前提下，最大的发挥资金的效益。第二点就是应当明确高层建筑在低压配电环节之中存在的一些优势，根据现实情况出发，这一系列的优势能否真正的为高层建筑的电力配比进行一些优化，而不是在使用了低压配电技术之后在后续过程中又会遭遇更多的问题，这是在设计过程之中应当注意的，而且对于低压配电对于自身建筑具体会产生哪些增益，这些增益的经济效用和成本的问题有又是怎样的，也是在设计过程中应当重视的。

另外，在高层建筑之中，由于整体住户的用电需求比较大，因此在电源的红素除商业会更加大，在这一过程之中也会消耗更多的能量，为了迎合当前社会环保的主旋律，低压配电模式实际上也利用了更加高效的模式对电源进行了合理的配比，在配电的过程之中保证了有限电源的利用率最大化，迎合了环保、绿色的主题，也能够在配电过程之中减少不必要的资源浪费，使有限的财力、物理能够集中到有效的配电路径上。

在许多高层建筑电气系统项目的施工初步布线设计方案中，由于高层建筑的线路问题本身就会比普通低层建筑要更加的复杂多样，低压线路配电系统设计接地本身可能就已存在过一定层次的技术困难。一旦施工人员操作方式不当，可能会直接造成几种接地结构形式的相互混淆的现象，一旦发生混淆就会导致不同的线路之间出现电源泄露，相互流转的问题。然而，事实上，供电设备系统设计在设计接地结构层面如果没有考虑采取更为科学灵活的故障处理等措施，或者干脆忽略掉了有关设计接地规范中的有关要求，这是很容易就导致设计电气线路接地设计错误，当接地设计出现错误的时候就会导致电器及其设备的电压并不能够得到平衡，会存在很大的安全隐患，一些金属材质的器材甚至在通电的时候会在表面都带上一层电源，这是非常危险的。对于高层电气系统建设中出现的其他一些大型核心设备，如果现场接地故障处理技术不当，还会由此造成的更严重复杂的现场大面积雷击触电火灾事故，造成重大的设备经济损失和严重人员直接伤亡损失往往更是无法估量的。

低压配电系统最主要的存在原因就是为了满足高层住宅的需求，高层建筑中的住户数量非常多，那么用电的需求也会变得更大，但是传统的配电模式其实并不能够满足这么大批量的用电要求，因此在高层建筑之中是不能够照搬原先的配电模式的，必须对电压做出一系列的改变。于是低压配电模式就正式的被运用到了高层建筑之中，用低压的方式来进行配电也能够保证整幢楼在供电的时候不会出现电路过载的情况，在合理的范围之内进行电压的控制也能够帮助高层建筑提升整体的用电安全。

2 低压配电系统的内涵

该标准将高层建筑界定为建筑高度大于24m的公共建筑，或建筑高度大于27m的居住建筑物。整个大型高层建筑的低压配电体系，主要由低压配电设备、高压供电线路和配电变压器构成。在安全工程设计中，充分考虑到超负荷的危险性，在整个大型高层建筑供电超负荷时，采用自动安全控制系统将电源断开，从而保证高层建筑内装置和电器的安全。目前，在高层建筑低压配电系统的实际工作中，因为电力线路和器件老化而产生的安全事故问题仍然突出。要确保低压配电系统的安全平稳工作，就有必要开展更完善的设计工作，包括选用合格的漏电保护器以及采用等电位连接方法。

在对高层配电系统进行设计的过程之中应当兼顾优化性和高效性双重原则，在设计环节之中将二者进行贯穿，提升整体设计的效用，保证设计方案能够帮助建筑配电的进一步优化。

最后应当注意的就是低压配电本身的核心理念，低压配电本身就是针对于高层建筑耗能更多而采取的环保节能措施，因此在设计环节之中就不能够本末倒置，而是应当把节能的理念贯穿于设计之中，在设计环节应当更多的注重配电电压、耗能问题，是否会造成一些不必要的污染等。并且在设计环节之中应当注意实际的效用问题，在应用过程之中应当最大化的对电荷进行利用，根据用电的需求合理的进行配电系统的设计，保证实际的配电范围并不会超出要求太多而造成一些不必要的浪费，另外在实际运用的过程之中也应当定期展开检查，周期性的对一些故障问题进行排查能够帮助建筑方尽快的发现配电系统之中的安全隐患，从而减少一些后续的维修费用，能够尽快的控制问题范围，保证配电系统能够长期的正常运转。

3 高层建筑低压配电系统故障引起的安全事故

长期以来，传统上的电力建筑及供电设备系统保护一直以来致力于同时解决系统及时进行过载补偿和系统短路过电压保护的这是两个大关键技术问题。只有建立在充分解决好了解决以上的两个关键性问题的理论基础上，才能有效对配电系统设备中重要的电气设备线路和二次供电装置线路的形成予以有效及时的保护。只有在当室内用电设备满足了负荷要求时，电气系统线路中相关的各种设备装置和配电线路安全才能真正基本安全得到全面保护，用户人身的各种人身损害和自身财产基本安全都才能全面得到可靠保障。在出现过载的情况时，及时的对电源进行切断，保证电路不会出现短路的风险，这一行为不仅能够保证整幢建筑的用电安全，不会因为短路问题而引发电火花、进而引发火灾，与此同时也能够保证住户的家电等电器设备不会因为过高的电压而产生的零件损坏，对于电路的过载保护在低压配电系统的建设之中具有重要的意义。

然而，近年来，由低压配电系统故障而带来的高层建筑安全问题，更是屡见不散。例如在配电过程之中并没有对电源的上限做出控制，从而导致整体的电源过载，引起路线的短路，有时候甚至会引发火灾。这一安全问题出现的原因并不难发现，但主要是因为当前部分地方供电的设备安装人员素质并不达标，以及所选用的电力设施品质参差不齐，维修保养的作业仍在不定期进行中，并没有形成相关的管理规划，也没有相对应的规则对配电系统的龚总人员和维修人员进行约束，这也就导致了他们的工作实际上并不达标，存在诸多的安全隐患问题，在出现问题的时候也并不能够在第一时间发现并得到解决，造成了大型高层建筑低压配电系统的大量泄漏、过载。低压配电系统中的安全装置如果无法正常工作，将极有可能引发建筑物失火、供电破坏等重大事故，对高层建筑中居民的人身安全和财产安全造成严重影响。由此可见，高低压配电系统的安全工作对人们生活中的重要性。

4 影响高层建筑低压配电系统安全的因素

4.1 过载短路保护

低压配电控制系统是我国大中型高层建筑电气系统的主体组成部分，对大中型电动机及我国高层建筑的正常用电起着至关重要的作用。低压配电控制系统主要由配电变压器、变电站、回路保护装置和监控安全保护器等组成。其功能重点就是合理分配供电资源，以保证高层建筑中居民的正常供电。低压配电系统还具有一定的安全保护装置。当系统出现短路、漏电、超载等情形时，系统会自动断开供电，以达到防止安全事故进一步发展的效果。

4.2 漏电保护装置对安全的影响

具体上来说，有关工程设计单位或负责从事电力系统规划设计管理工作的有关技术人员也必须能全面系统了解市场并适时正确选用购买到市场产品上且保护系统性能要求较严强可靠的低压接地和保护隔离装置，并能将其合理引入于低压配电系统，从而充分保证各类高层建筑低压配电系统设备的稳定安全运行可靠。例如，通过研究配备一些先进有效的和能够迅速自动地切断高压故障线路供电的高效接地故障保护检测装置技术和配套设施，可以达到在未来很大一定程度意义上的提高整个低压配电系统在面对各种安全运行事故后的安全应急技术处理工作能力。同时，各地区电站的各级电力系统线路规划勘测设计组织人员又必须严格结合国内各地区变电站的各种实际使用情况、自身建设条件特点以及各个具体地区高层建筑项目自身的具体电力需求，选择一套最有效匹配的高压接地安全保护装置。目前，高层建筑体系中系统所应包含保护的主要电气设备产品在产品规格、类型、数量、性能指标等诸方面还可能都存在某种大小差异。因此有关的建筑厂商应该对不同的电器产品设备进行分类，并在针对性的进行分析之后再进行最合适的接地保护装置选择，争取能够让不同的接地保护装置功能都实现最大化，并且尽可能的符合整体配电工程的要求。通过对比分析解决具体技术问题，选择如TN、TR、it等有差异化表现的系统保护产品形式，确保整个系统整体保护系统效果最佳。

他的消极、倦怠，常把朋友的母亲惹哭。这位老太太，以前连皮鞋都由丈夫来擦，连茶水都由丈夫来泡，相濡以沫了一辈子，却在晚年遇见丈夫性情大改。如今，眼前这自私自利撂挑子的家伙，还是她结婚快60年的丈夫么？她简直觉得他的灵魂已被掉包。她磨破了嘴皮，要求老头子“积极地生活，走出去跟人交流”，“把生活能力重新捡起来，减轻孩子们的负担，更重要的是，帮助我，如果咱俩还不想住养老院的话”。朋友的父亲却像个孩子一样任性表态：“搬去养老院多好，那样咱俩都不用管事了。”老太太为之气结：“我可不想像你一样，迅速退化成别人的累赘！”

4.3 电气接地质量问题

本文依托重庆市华岩隧道西延伸段项目体外预应力连续梁桥设计施工过程，采用ABAQUS有限元软件建立体外预应力锚固块有限元模型，对锚固块进行仿真分析，得出如下结论：

5 高层建筑电气中低压配电设计的安全策略

5.1 接地保护设计

合理安全的漏电报警保护报警装置将能更加有效迅速地预防检测到各种漏电保护问题故障的可能发生，进而大大减少可能由此事故引起的大面积漏电短路和火灾事故。如果住宅漏电安全保护开关装置的设计位置不正确合理，很容易有可能由此造成其他一系列安全事故，给公众生命财产安全带来很大损失。日常生活用电中，高层建筑电梯内部当人员出现接触过电流事故后，漏电保护器也能迅速及时报警切断其电源，确保现场人员群众的正常生命的安全，在住户的房屋内部如果出现一些电器的漏电行为，也能够及时的检测到危险，进行相对应的断电保护处理，从而防止电器漏电而使得住户通过电器金属表面接触到电源，受到伤害，大大提升了整体居住的安全性能问题。

5.2 低压配电TT系统的应用

TT系统一般用于模拟建筑电气系统低压配电装置运行模式时，电力系统中线的N点与母线PE点之间的无通电的关系，建筑电气系统在正常高压运行工况时PE线也不通电。TN系统在建筑电气的设计应用中低压配电系统设计的典型应用地区范围一般多是分散地在电压对供电功率要求一般稍微低微的偏远农村地区，或容量小，电气设备较少。然而在高层建筑之中，为了满足低压配电的要求，也能够参考TT系统这一形式，对整体的建筑配电进行规划，在符合用电需求的情况下也可以适当地引入TT系统进行低压配电，这样也能够从配电方式上直接进行革新，从而达到高层建筑低压配电的效果。在今后实际开发应用环境中，TT还可能将被用于对个别地区城市的公共电网低压线路进行供电。供电运行部门通常也是会考虑在一些限制用电的地区对低压TT系统中的供电设备进行自动调节。

5.3 低压配电TN系统

TT系统本身既是可用来作为低压供电的系统，TN系统当然也都可供作中低压配电系统。但是，TN系统安全可靠的可靠工作，仍然必须有相应要求的技术条件。首先，我们至少必须先准备好有一个低保护的线路，然后才能利用这条低保护的线路去接通其他所有较低压的设备。同样，中性点也只应该单独出现在这二条较低保护的曲线上。同时，配电系统中性点之间还必须相互衔接。TN-c、TN-s、TN-c-s模式，均是三相TN型电源的基本系统模式。供电三相系统模式的安装方式选择主要也是需要根据对低压配电系统设计的基本要求。在实际设计选型过程中，确定安装供低压配电用系统模块的接线方式。同时在生产实践的过程操作中，并确保选用好正确合理的电源接线设置方法。TN-C、TN-S和TN-C-S各有利弊。例如，三相四线和三相PE导线所组成的接地防护体系，一般为三相TN-S方式。其目前的最主要且实际的应用，主要也是在大数据处理领域以及一些精密的电子仪器领域以及其他易燃或易爆性的场合，而TN-C就是其中一类的三相四线分离设计模式。虽然目前它也有其一些使用局限性，但实际上它提供的一些设计和方案仍然很容易地在现实生活工作中实现。

1.2 观察指标采集所有受试者的性别、年龄、收缩压、舒张压及人体学测量指标等。人体学测量指标包括BMI、腰围、WHtR、WHR。所有受试者禁食10 h以上，清晨空腹采静脉血，检测血常规，同时采用全自动生化检测仪(Modular E170,Roche)检测空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、糖化白蛋白(GA)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)，尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)、尿酸(UA)等。

5.4 设置自动断电装置

在配电系统之中设置自动断电系统是非常有必要的，在配电系统之中可能会出现一些突发情况，而这些突发情况则有可能引起配电过程之中产生电压不稳、电路过载这样的情况，会引发一系列的安全隐患，对于这种安全隐患我们应当做到及时的规避，自动断电装置咋配电系统之中实际上起的就是这样的作用，尽可能的减少问题的发生，在出现问题的时候也能够第一时间进行断电，从而争取维修的时间，争取将问题控制在最小的情况。自动断电控制装置合理的安全设置，可以充分实现了高层建筑用户安全及合理地用电。针对为各种中高层建筑设备供电的现场及实际的应用功能情况特点以及不同建筑物特征，可以科学合理地设置了各种自动安全断电控制设备，并合理地进行电路合理用电计划。可以通过合理选择了TN和TT两个功能上不同组合的混合电气系统，还可以通过合理将接地与漏电防护控制设备的多点并联连接，大大提高了整个保护电路整体的电源稳定性。基本参数在同时采用TN型接地保护系统设计和合理安装短路电流保护器装置的安全基础设计上，能确保有效地防止电气设备产生因电气短路放电和电气过载大电流击穿而直接造成电气的绝缘损坏击穿和触电火灾。保护系统与机电设备外壳之间采用TT系统连接，有效保证在发生漏电和触电时及时切断电流。