高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性探討

梁 昊

廣東華南建筑設計院有限公司廣州二分公司，廣東廣州 510000

近年來，城市中龐大的勞動人口基數(shù)對有限的城市范圍帶來了極大的負擔與壓力，城市現(xiàn)有的占地面積已經無法滿足城市中居民的生產與生活用地，立體空間的理念應運而生，通過充分利用城市的立體空間，借助高層建筑可以有效增加城市的實際用地面積與容積率，節(jié)約城市的建筑面積，緩解城市，尤其是特大型城市用地緊張的壓力，是提高社會和諧程度與人民生活滿意度的重要手段[1]。高層建筑可以有效緩解城市居民用地緊張的壓力，但是高層建筑中眾多住宅的集體供電會給城市的中低壓配電系統(tǒng)帶來巨大的供電壓力，高層建筑的住戶較多、用電設備較多，導致其用電量與電壓負荷均較高，一方面給城市中低壓供配電系統(tǒng)帶來了極大的負擔，另一方面供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性也會對高層建筑中的眾多用電設備的正常使用產生較大的波動[2]，影響高層建筑中用戶的正常生活節(jié)奏，因此，對高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)的安全性進行探究，可以有利于提高中低壓配電系統(tǒng)的安全性，保障高層建筑用電設備的用電安全與住戶的正常生活。

1 中低壓配電系統(tǒng)以及配電結構

電力系統(tǒng)集電力生產、傳輸、分配、消費于一體，包括電力發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及用戶用電系統(tǒng)四個組成部分。配電系統(tǒng)位于整個電力系統(tǒng)的末端，連接著輸電系統(tǒng)與用戶用電系統(tǒng)，通過輸電系統(tǒng)的輸電線路將電力能源從供電端傳輸?shù)接秒娊K端，是整個電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，承擔著向用戶輸送電能的重要任務[3]。配電系統(tǒng)包括變電站、高壓輸電線路、低壓輸電線路、繼電保護器等電力設備設施，一旦這些設備發(fā)生故障都會導致用戶的供電中斷，影響用戶的正常生產生活[4]。

中低壓配電系統(tǒng)根據總電線與分配電箱之間的連接配電方式的不同可以分為放射式、鏈式與樹干式三種，放射式結構是以總電線與總配電箱作為中心，由中心向各個分配電箱分配電能，分配電箱之間不存在電能交換，因此該配電結構可以在某一分配電箱發(fā)生故障時保障其他分配電箱正常工作，具有較高的安全性[5]。鏈式結構即傳統(tǒng)意義上的串行結構，通過將所有分配電箱以串聯(lián)的形式與總電線進行關聯(lián)，實現(xiàn)分配電箱的電能資源分配，這種配電結構雖然有利于電纜線路的鋪設，但是一旦線路發(fā)生故障或者某一分配電箱無法通電，則所有分配電箱均得做停電處理，供電穩(wěn)定性與安全性較差[6]。樹干式結構是通過主干線連接總電線與分配電箱實現(xiàn)電能分配的結構，樹干式配電結構施工流程相對簡單便捷，但是一旦配電主干線發(fā)生故障需要停檢，則受到配電主干線影響的分配電箱將會導致區(qū)域大面積進入停電檢修狀態(tài)，這種結構的配電可靠性與安全性較差[7]。

2 高層建筑中低壓配電系統(tǒng)設計要求

高層建筑相比于低層或中層建筑，其對供電的穩(wěn)定性與安全性要求更高。樓層較高的住宅若是存在突發(fā)性狀況，如火災等需要立刻對高層住戶進行實時示警，并通過有序的災害應急預案對高層住戶進行疏散，對發(fā)生火災的高層住宅地采取消防滅火措施。所有的應急救援過程均是由各種各樣的用電設備組成，用電設備的運行穩(wěn)定性與安全性均離不開配電系統(tǒng)，以電梯為例，電梯是高層或超高層建筑中不可或缺的運輸工具，一旦高層發(fā)生緊急事件應當保障電梯、應急通道的電燈、消防設備、淋水系統(tǒng)、消防警報設備等均處于蓄勢待發(fā)之勢，以有效控制火災的蔓延，降低高層住戶的財產損失與人員傷亡[8]。因此，對于高層建筑而言，提高各類用電設備供電電源的安全性對于高層住戶的正常工作與生活具有重要意義。

高層建筑中低壓配電系統(tǒng)的電源配置應達到如下要求，以充分保障高層建筑的消防供電與日常民用供電。對于日常民用I級負荷中低壓配電系統(tǒng)應該保證采用雙電源模式進行供電，即當其中一個電源供電發(fā)生故障時，另一個電源可以及時頂替維持用電設備的正常運行，從而避免用電設備發(fā)生斷點事故，影響高層住戶的正常工作生活。對于日常民用Ⅱ級負荷中低壓配電系統(tǒng)應當采取回路模式進行供電，通過電壓回路保障Ⅱ機用電的電量充足性。對于消防Ⅰ級負荷中低壓配電系統(tǒng)應當采取雙重電源外加備用電源的供配電模式，以保證消防設備設施運行的可靠性與穩(wěn)定性。

3 高層建筑中低壓配電系統(tǒng)中常見的安全性問題

3.1 過載與短路

過載即流過電器設備及線路的電流，不僅超過了其額定電流值，而且還超過了其允許承受的時間，短路是過載惡化、危害極大的電路損壞現(xiàn)象，它不僅會造成電器元件的損壞，而且有時候會對人們的生命財產安全造成傷害，中低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)過載與短路問題會直接威脅到高層用電設備的正常使用，甚至會引起火災以及電擊等事故。

3.2 接地不良

接地不良是中低壓配電系統(tǒng)中常見的安全性問題之一，接地不良會導致線路在接地電流的沖擊下燒斷，造成零線或地線徹底斷路，由于接觸電阻高，在相線接地時發(fā)熱嚴重，在接觸不良處嚴重會導致燒融和電弧，會對用電設備產生不可逆的損傷。

3.3 保護裝置敏感度低

保護裝置在高層建筑中低壓配電系統(tǒng)中用于對系統(tǒng)的漏電情況進行實時有效地檢測、預警與控制，及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)的漏電問題，減少漏電帶來的財產損失與人員傷亡，但是從目前看來，很多保護裝置對漏電現(xiàn)象的敏感度較低，在進行漏電現(xiàn)檢測時無法發(fā)揮其應有的作用。

4 高層建筑中低壓配電系統(tǒng)安全性加強措施

對中低壓配電系統(tǒng)的安全性問題進行分析評估，減少配電系統(tǒng)中的各電力設備設施發(fā)生故障或者需要檢修的概率，可以提高配電系統(tǒng)輸送電力能源的能力，提高整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低用戶供電中斷的概率，減少范圍性停電事故的發(fā)生，保證用電企業(yè)與個人的正常生產與生活。

4.1 加強主接線安全性控制

電氣主接線的設計水平是影響高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性能的重要因素，電氣主接線的材料選擇、電氣設備選擇、主接線連接方式、配置配電工具等環(huán)節(jié)均需要經由專業(yè)人員綜合考量高層建筑的用電環(huán)境、總負荷量、變電站相關配置與基礎性參數(shù)等進行主接線方案設計。在主接線方案設計完成后需要對其可靠性進行檢測，以可靠性作為最終方案的落實標準，一方面應當保證高層建筑的用電可靠性、安全性與持久性，另一方面應當保證主接線設計方案具有較好的適應性，能夠結合變電站的實際情況與工作方式適時響應，保證高層建筑的供電安全性與穩(wěn)定性。

4.2 加強接地保護

中低壓配電系統(tǒng)中，若是不注重加強接地保護，則極容易由于高低壓短接等不當操作帶來漏電等安全隱患，因此考慮到高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)的安全性，在系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)中應當根據中低壓配電系統(tǒng)以及高層建筑的特性設計適宜的電氣設備接地保護裝置，在系統(tǒng)實施環(huán)節(jié)中充分注重電力設備的標準接地要求以及接地措施的落實情況，以保障高層建筑中低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

4.3 合理選擇漏電斷路器

漏電斷路器在整個電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，其可以有效避免漏電等安全隱患事故的發(fā)生，通常與接地保護協(xié)同工作，保障高層建筑中低壓配電系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。漏電斷路器的設計和安裝需要對漏電斷路器本身進行科學的種類選擇，尤其是漏電斷路器的漏電電流要求，在選擇漏電斷路器的過程中需要注意的是，漏電斷路器用于防止人身觸電，應根據直接接觸和間接接觸兩種觸電防護的不同要求來選擇，只有這樣才能夠真正的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全可靠的運行。

5 結語

配電系統(tǒng)位于整個電力系統(tǒng)的末端，連接著輸電系統(tǒng)與用戶用電系統(tǒng)，通過輸電系統(tǒng)的輸電線路將電力能源從供電端傳輸?shù)接秒娊K端，是整個電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，承擔著向用戶輸送電能的重要任務。對配電系統(tǒng)的安全性進行分析評估，降低供電系統(tǒng)中設備設施發(fā)生故障的概率，可以提高配電系統(tǒng)輸送電力能源的能力，提高整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低用戶供電中斷的概率，保證用電企業(yè)與個人的正常生產與生活。

[1] 裴得晨.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J/OL].建筑知識，2017（15）：1.

[2] 韓旭.淺析高層建筑電氣設計的低壓配電系統(tǒng)安全性[J].居業(yè)，2017（9）：81-82.

[3] 白立賢.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].江西建材，2017（16）：189，193.

[4] 梁晉魁.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全簡述[J].門窗，2017（8）：141.

[5] 白建新.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析[J].低碳世界，2017（23）：82-83.

[6] 杜松峰.建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析與闡述[J].城市建設理論研究（電子版），2017（19）：8.

[7] 霍釗洪.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析[J].科技經濟導刊，2017（17）：108.

[8] 劉俊發(fā).高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性分析[J].智能建筑與智慧城市，2017（5）：42-43.