建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析與闡述

周　健

（合生創(chuàng)展集團(tuán)上海同振投資咨詢公司，上海 200129）

建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析與闡述

周健

（合生創(chuàng)展集團(tuán)上海同振投資咨詢公司，上海 200129）

在高層建筑當(dāng)中，建筑電氣低壓配電系統(tǒng)安全性成為了設(shè)計工作中重點(diǎn)，同時也是低壓配電系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分。高層建筑電氣設(shè)計工作比較復(fù)雜，低壓配電系統(tǒng)角色非常重要，在設(shè)計時候要特別注意其安全性。本文主要闡述了低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)方式，分析了建筑電氣設(shè)計中的一些問題，詳細(xì)探討了低壓配電的接地保護(hù)設(shè)計，最后分析了接地保護(hù)中剩余電流動作保護(hù)器的挑選方案。

電氣設(shè)計；低壓配電系統(tǒng)；高層建筑；安全性；接地保護(hù)設(shè)計

根據(jù)建筑電氣設(shè)計有關(guān)規(guī)定，高于27 m的建筑或高于24 m的公共建筑，都會被定義為高層建筑。無論是住宅建筑還是公共建筑，都會使用到較多的電氣設(shè)備，因此這就要求高層建筑電氣設(shè)計具有一定的安全性，只有經(jīng)過系統(tǒng)化、安全的設(shè)計，才能確保建筑供電的高質(zhì)量和安全性。

1　低壓配電系統(tǒng)安全性概述

建筑供電是否安全可靠，在電氣設(shè)計中至關(guān)重要。設(shè)計時，要根據(jù)建筑的使用情況以及該建筑的用電負(fù)荷情況，以實際情況為主，確定電氣設(shè)計的供電模式。敷設(shè)場地要防止灰塵聚集、外部熱源腐蝕所帶來的影響，避免因為使用、敷設(shè)過程中遭受振動沖擊，進(jìn)而使建筑產(chǎn)生沉降伸縮現(xiàn)象，造成一系列的經(jīng)濟(jì)損失。各類建筑必須采用專用供電回路的消防用電設(shè)備，當(dāng)消防電梯、消防加壓送風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行時，在末端配電箱所在的位置設(shè)置雙電源自動切換裝置，符合配電線路敷設(shè)規(guī)范要求。施工時要做好防火對策，如果在配電箱周圍發(fā)生火災(zāi)事故，配電箱就會遭受火災(zāi)侵蝕，因此，在設(shè)計配電箱時，配電間的設(shè)置是必須要求，其也能保證為應(yīng)急照明提供安全可靠的電源。在公共建筑電氣設(shè)計當(dāng)中，要設(shè)置要求較高的電纜電線以及基礎(chǔ)設(shè)施，確保這些電纜電線試驗方法是完善的，而且產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與國際產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)接軌。低壓配電部分系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　低壓配電部分系統(tǒng)圖

本文主要比較、分析了一臺柴油發(fā)電機(jī)以及比較常見的兩臺變壓器，不并列運(yùn)行所組成的一種供配電系統(tǒng)，主要目的是為了選擇實際工程項目中最優(yōu)的供配電設(shè)計方案，促進(jìn)供電可靠性、安全性的提升。

第一，柴油發(fā)電機(jī)組與低壓母線、變壓器無關(guān)聯(lián)，各自運(yùn)行。此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于不用連鎖，柴油發(fā)電機(jī)也不會給市里倒送電。此種方式也存在缺陷，主要缺點(diǎn)在于如果市里平日里停電的話，柴油發(fā)電機(jī)則無法進(jìn)行一般性負(fù)荷供電；日常中三段母線也未存在電量。此外，電纜故障情況以及斷路器故障情況也難以被發(fā)現(xiàn)。

第二，處理三段母線未存在電量的情況。如圖2所示，由負(fù)載母線1段引出電源，輸送給負(fù)載母線2段。旁路輸入、交流輸入兩者之間需要輪流替換實現(xiàn)，目的是為了確保柴油發(fā)電機(jī)不會向市里倒送電。

圖2　變壓器低壓母線電路示意圖

第三，為了促進(jìn)柴油發(fā)電機(jī)作用得到最大的發(fā)揮，即一旦市里停電，可以有效解決無法進(jìn)行一般性負(fù)荷供電的問題。因此，在柴油發(fā)電機(jī)方面，不安排母線配置，而是將母線與變壓器母線聯(lián)合使用。這一方法實施起來也產(chǎn)生相應(yīng)的問題，如果TM1變壓器遭受故障或者進(jìn)行檢修，就會斷開QL，當(dāng)3QF合閘時，正好是市里停電時期，柴油發(fā)電機(jī)就會自己開啟，因為斷開QL，無法實現(xiàn)一級負(fù)荷供電。另外，為了確保柴油發(fā)電機(jī)自己成功開啟，一段母線必須失壓斷開一般性負(fù)荷，主要目的是為了防止跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，避免電壓電網(wǎng)波動，降低對供電的不利影響，促進(jìn)供電安全性、可靠性的提升。

2　低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)概況

2.1低壓配電IT系統(tǒng)

就目前而言，高層建筑電氣設(shè)計中，低壓配電IT系統(tǒng)這種形式是一種比較先進(jìn)的低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)，其帶電區(qū)域的電源端口，通常情況下是沒有配置接地保護(hù)裝配的，而是在帶電區(qū)域的電源端口設(shè)置了高電阻、電抗，最終實現(xiàn)接地保護(hù)。此外，供電設(shè)備正常運(yùn)行時，有時候會發(fā)生漏電情況，因此，用電設(shè)備的外部導(dǎo)電部分，需要設(shè)置接地保護(hù)裝配，來嚴(yán)格處理漏電情況。低壓配電IT系統(tǒng)能夠提升電氣系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，而且能達(dá)到良好的安全效果。低壓配電IT系統(tǒng)，通常情況而言，適用于要求較高的大型建筑當(dāng)中，或者是需要連續(xù)供電的高層建筑當(dāng)中。國內(nèi)大部分的企業(yè)供電都使用接地保護(hù)方式來實現(xiàn)安全供電，確保供電的安全性。

2.2低壓配電TT系統(tǒng)

低壓配電TT系統(tǒng)是另外一種建筑電氣系統(tǒng)常用的接地形式。應(yīng)用TT低壓配電系統(tǒng)，會設(shè)計科學(xué)合理的電源中性點(diǎn)處直接接地保護(hù)裝配，在運(yùn)作的電氣設(shè)備外部導(dǎo)電裝置中，其設(shè)置的采用與中性點(diǎn)相類似，同時還設(shè)計了直接接地保護(hù)裝置。將低壓配電TT系統(tǒng)應(yīng)用于建筑電氣系統(tǒng)接地保護(hù)時，有效確保供電系統(tǒng)安全運(yùn)行，建筑電力整個系統(tǒng)的PE線與N中性線兩者之間，通電關(guān)系是不存在的；采用該TT系統(tǒng)，在運(yùn)行時，PE線通電情況是不存在的，因此無法傳輸電力。而在實際情況當(dāng)中，低壓配電TT系統(tǒng)可以用于對供電要求較低或者電壓容量需求相對比較低的建筑中。這種形式的接地保護(hù)，在農(nóng)村中的應(yīng)用較為廣泛，在一些城市當(dāng)中也存在著TT系統(tǒng)這種形式的供電系統(tǒng)。

2.3低壓配電TN系統(tǒng)

除了IT、TT系統(tǒng)之外，另外還有一種建筑電氣接地形式，即TN系統(tǒng)。這種系統(tǒng)實施起來比較復(fù)雜，在設(shè)計該系統(tǒng)過程中，需要采用一根良好的保護(hù)線，將多個需要保護(hù)的電氣設(shè)備連接起來，進(jìn)而合并設(shè)計保護(hù)裝置。在連接時，要將各個中性點(diǎn)連接在一起，這是不可或缺的。在低壓配電TN系統(tǒng)模式當(dāng)中，TN-C、TN-C-S、TN-S 這3種模式是比較有效的，需要依據(jù)統(tǒng)一的低壓配系統(tǒng)中的保護(hù)線、中性線，最后合并設(shè)置。TN系統(tǒng)中的3種有效模式，各自都存在著局限性和特點(diǎn)，其中TN-S系統(tǒng)，俗稱三相五線制供電系統(tǒng)，可以應(yīng)用于比較密集的數(shù)據(jù)區(qū)域，或者是縝密的電子設(shè)備管理領(lǐng)域。TN-C系統(tǒng)，俗稱為三相四線制供電系統(tǒng)，在實際操作中，比較簡單，而且容易。TN-C-S系統(tǒng)，可以應(yīng)用于礦業(yè)領(lǐng)域或者工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。

3　建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計

3.1探討接地保護(hù)設(shè)計的安全性

設(shè)計高層建筑電氣，需要綜合考慮的方面有很多，其中最重要的還是要著重考慮人身安全問題。確保施工人員的人身安全，還要確保用電人員的人身安全，其次也要著重考慮財產(chǎn)安全問題。為了保障建筑電氣中供電的安全性，通常情況下，建筑電氣設(shè)計中，都會設(shè)計自動切斷故障點(diǎn)，也就是所謂的接地保護(hù)裝置，以此種方式來確保供電的安全性，為建筑電氣運(yùn)作提供安全可靠的保障基礎(chǔ)。在一些樓層比較高的建筑當(dāng)中，其電氣的設(shè)計，需要根據(jù)建筑所處的位置、電氣設(shè)備的運(yùn)用情況、接地形式及電路保護(hù)裝置設(shè)計等各個方面來綜合確定接地保護(hù)裝置的設(shè)計，這樣才能有效避免外部危險電壓所帶來的不利影響，為整個高層建筑內(nèi)部的供電運(yùn)作提供安全保障。

3.2探討接地保護(hù)模式的應(yīng)用

IT、TT、TN 3種低電壓配電系統(tǒng)模式，是非常具有參考價值的3種接地保護(hù)模式。其中IT模式的低壓配電系統(tǒng)，在設(shè)計接地保護(hù)裝置時，會中斷用電設(shè)備外部的導(dǎo)電部分，從而發(fā)出警報，引起人們的注意，及時快速的將問題解決。TN模式的低電壓配電系統(tǒng)模式，在接地保護(hù)裝置設(shè)計中，其裝置大部分都屬于金屬裝置，如果發(fā)生障礙，會產(chǎn)生較大的電流。因此，TN系統(tǒng)能夠適當(dāng)保護(hù)較大電流的裝置，防止引起過大的經(jīng)濟(jì)損失，確保供電的安全性。TT模式的低壓配電系統(tǒng)，在設(shè)計接地保護(hù)裝置時，大部分都屬于地外保護(hù)裝置，這樣便于保障電路的安全運(yùn)行，適當(dāng)?shù)厍袛喙收匣芈冯娏鳌?/p>

3.3剩余電流動作保護(hù)器的挑選

第一，在剩余電流動作保護(hù)器的挑選方面，要確保整體配電系統(tǒng)中末端剩余電流動作保護(hù)器頂級能量的安全性，要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。第二，故障電路中應(yīng)當(dāng)注意電流的流通要小于整體的額定電路電流。第三，剩余電流動作保護(hù)器在安裝過程中，要保證整體電路末端用電設(shè)備，要注意整體電路的分支線，這樣便于有效控制保護(hù)動作時間差距。

4　漏電斷路器的選擇

觀察電力系統(tǒng)實際運(yùn)行情況，可以發(fā)現(xiàn)漏洞斷路器的作用非常重要，有效應(yīng)用漏電斷路器可以防止發(fā)生不必要的事件。低壓配電系統(tǒng)中，漏電第二道保護(hù)放線，對高層建筑安全用電起著非常重要的作用，不論怎么增強(qiáng)保護(hù)力度都不算過分。設(shè)計建筑電氣時，漏電保護(hù)器的選擇以及配置至關(guān)重要，應(yīng)用之前，要高度關(guān)注漏電斷路器的種類，選擇一定合理范圍內(nèi)的漏電斷路器額定電流，在選擇過程中要清楚認(rèn)識到高層建筑低壓供配電的實際情況，其末端的漏電斷路器的型號規(guī)格以及種類等，清楚記錄漏電斷路器的標(biāo)準(zhǔn)額定電流值，所選擇的漏電斷路器額定限制電流應(yīng)當(dāng)高于電力系統(tǒng)發(fā)生斷路外漏時的電流值。

5　結(jié) 語

高層建筑電氣設(shè)計當(dāng)中，要合理科學(xué)地選擇合適的接地保護(hù)系統(tǒng)，確保低壓配電系統(tǒng)的安全性，與此同時還要充分地認(rèn)識及正確地理解TN、TT、IT這3種接地保護(hù)模式。此外，更需要注意高層建筑電氣設(shè)計中電網(wǎng)線路的施工安裝、用電循環(huán)的電氣設(shè)備挑選過程，系統(tǒng)地設(shè)計高層建筑電氣中低壓配電系統(tǒng)，比如：在高層建筑電氣設(shè)計中，配置漏電保護(hù)器，設(shè)計接零保護(hù)與接地保護(hù)，加重每層的防護(hù)，目的就是為了確保供電的安全性，確保高層建筑電氣低壓配電系統(tǒng)有效運(yùn)行、健康發(fā)展，最終保障人身安全和財產(chǎn)安全。

主要參考文獻(xiàn)

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.14.064

TU976.1

A

1673-0194（2016）14-0095-02

2016-06-20