[高层建筑,低压,安全性]高层建筑电气设计中低压配电系统安全性

高层建筑电气设计中低压配电系统安全性

【摘要】随着社会和时代的发展，人们对建筑的电气设计提出了越来越多的要求，设计者应当重视满足人们和社会的需求。本文就详细的阐述如何在高层建筑电气设计中配电系统安全性的相关问题及提高安全性措施。

【关键词】高层建筑；电气设计；低压配电；安全；接地

一、高层建筑低压供配电系统设计要求

高层建筑的用电负荷量相对较大，对电气的设备的配置的电能质量要求也比较高，因此要保证高层建筑的供配电电源的可靠性还是存在一定难度。另外，由于高层建筑的高度较高，所以相应供电的线路也较长，一定程度上加重了安全隐患。目前我国规范要求高层用电负荷中的很多用电设备必须按照一级负荷中特别重要的负荷规定进行供电，如消防电梯、消火栓、生活水泵用电等。高层建筑的供配电体统的设计方案设计中，也应该按照这些要求进行，其中最重要的的还是考虑设计方案的简单可靠和安全。

二、影响低压配电系统的安全可靠性的原因

（一）过载及短路保护

在传统的低压供电系统中，对过载、短路保护方面进行强调，从而达到保护用电设备和供电线路不受损坏的目的。

（二）电气接地质量问题

在高层建筑电气的设计以及施工过程中，低压配电系统的接地形式有混用的现象，但供电系统没有进行任何安全有效的接地处理，或者没有有按相应工作规范要求进行接地，导致电气接地的设计不能满足安全的要求，从而造成触电乃至发生人身伤亡事故，例如室外用电采用TN-S系统时，其中接地线因为系统故障带电的情况。

（三）保护装置不到位

由于正在运行的低压配电系统中，保护接零和过流保护装置等相关安全保护措施设置位置及整定值设置存在问题，以至其无法科学有效地对漏电情况进行控制，导致高层建筑经常性出现火灾事故，造成严重的人身伤亡和财产损失。

（四）漏电保护器使用问题

漏电保护器的使用范围随着各种电器设备的广泛应用而日益普及，漏电保护器是目前存在的一种能够有效控制和防范接地故障，避免人触电击和电气火灾发生的有效保护电器，但由于目前漏电保护器选用和接线方面存在的问题，使漏电保护器往往没有发挥其完整的作用，从而供电系统的可靠性与安全性被降低。

（五）越级跳闸导致经济损失

越级跳闸导致大量经济损失是高层建筑低压配电系统设计中的一个多年存在的难题，当下级配电回路有较大短路电流的短路故障出现时，即使该上级配电回路带有保护装的短延时，也就是三阶段保护断路器设置，也无法进行选择，往往无选择性越级跳闸，导致大面积断电情况，某些情况下甚至会导致不应发生的巨额经济损失。由于我国技术问题难以得到突破，此问题长期未能完全得到解决。

三、提高高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的措施

（一）系统负荷分级设计

可根据《民用建筑电气设计规范》确定高层建筑的负荷等级，《民用建筑电气设计规范》表明，建筑物的使用性质与建筑物在其内部设施的负荷等级划分有较大联系。

1.变压器设计

变压器的位置与数量选择要综合多方面进行考虑，不仅要要考虑到建筑的功能、建筑中负荷分布、负荷容量等因素，而且需要在满足当地供电局的要求的基础上进行专业间的协调。在变压器的容量选择过程中，应该先进行计算，并以得到容量为依据。一般情况下变压器的负荷率在 80%左右，供电半径低于 200 米。以下两种情况需要增加配电所的设置，一是实际需求的供电距离超过 200 米，二是供电容量大于 500 千瓦。在条件允许的情况下，在负荷中心附近建设配电所，达到简化配电系统的目的，而且能够增强低压配电系统的安全性与稳定性，同时降低电压在线路中流通过程中的损耗。

2.电压设计

在高层建筑电气中低压配电系统的设计过程中，应该在满足在设计规范方面的相关规定的基础上，围绕供电负荷等级，有针对性地选择相应的供电措施。通常情况下，低压配电系统，其供电电源的电压往往是380/220V。我们可以调整变比和变压器一次侧分接头来调整输出电压，达到末端设备配电电压的要求。

（二）高层建筑低压电源配置

1.配置要求

（1）非消防Ⅰ、Ⅱ级负荷供配电要求

为了确保供电的可靠性，非消防Ⅰ级负荷应该由双电源进行供电，如此可保证一个电源出现故障，仍可正常供电，不会引起断电事故的发生。而对于特别重要的负荷，应配置双重电源和备用电源。对于非消防Ⅱ负荷而言，则可采取回路进行同时供电，保证充足电量。

（2）民用建筑的供电要求

当消防用电负荷是Ⅰ级时，系统主电源和备用电源应独立于专用回路的双电源进行供电；当消防负荷在Ⅱ级时，系统主要电源和变电系统应该采用双回路电源来供电。

2.干线配置

高层住宅干线配置主要有三种方案：

（1）应用一路电源和一台变压器，把低压单母线分段。需设置应急备用电源，其需要有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求。该种方案在一般性的高层建筑住宅较为适用，超大负荷的住宅不太适用。该方案满足了规范化设计的要求，但应急电源容量较大，投入相对较高。

（2）独立两路电源和两台变压器，分列运行，将低压单母线进行分段，设置应急电源备用。该种方式可有效确保供配电的可靠性，适应高层建筑，尤其是负

荷较大的高层建筑。

（3）应用一路电源和一台变压器，采取低压母线分段，并通过电源线低压侧引出两个回路电源，分别应用到不同的低压分母线段之中。

（三）接地保护设计

在高层建筑电气系统的设计中，为确保建筑用电的安全性，避免人身和财产受电力系统的伤害，通常情况下，电气系统中都要设置自动切断故障电路的设备或者是接地保护，以此对供电系统的正常运行及用电安全提供保障。在对建筑电气进行设计时，接地保护系统的设置要根据建筑电气和建筑工程的特点来进行，具体设置方法要参照建筑配电系统中的电气设备使用情况、电气回路中的保护线额截面以及接地形式来确定。同时要注意，无论采用哪种接地保护形式都要进行总等电位联结，这样做的目的是防止建筑电路受到外部危险电压的影响和威胁。

在高层建筑的电气设计中，较普遍采用的接地保护模式分为三种，即TT、TN、IT。在接入低压配电IT系统的过程中，要区分建筑电气系统的电源端口带电区域，此区域不用来接地设置。或者在进行接地过程中要保证其在经过高电阻、电抗或者阻抗时要进行接地的保护设置。而且用电设备在外漏的导电部分也应进行接地保护设计。建筑电气系统中使用TT系统进行低压配电的供电应用设计中，在电源的中性点处需要进行直接的接地保护设计，另外，电气设备中那些外漏导电部分和电源中性点的接地设置中也需要进行接地保护的设置。建筑电气设计中应用中低压配电系统也有使用TN系统进行供电应用的，在这样的供电系统设计中，首先需要将所有的电气设备的外壳都连接到一个保护线上，进行一定的保护模式设置，同时，配电系统中的中性点之问也应该进行连接。在TN供电系统中，还有TN-C、TN-S以及TN-C-S 三种模式，这些模式是根据低压配电系统中中性线和保护线的合并或分开的关系进行设置的。

（四）漏电断路器的选择

在电力系统运行的实际情况中，我们可以看出漏电断路器有着十分重要的作用，它的有