高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電系統(tǒng)安全性分析

任俊　張倩

摘? 要：在整個(gè)高層建筑體系當(dāng)中，電氣設(shè)計(jì)工作在其中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，要想使電氣系統(tǒng)處于持久、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，低壓配電系統(tǒng)在其中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。該文結(jié)合自身多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)高層建筑電氣設(shè)備供配電系統(tǒng)配電負(fù)荷以及配電線路的安全性問(wèn)題作一分析，根據(jù)既往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，分析并驗(yàn)證了簡(jiǎn)易圖解明確干線首端保護(hù)器分支線的長(zhǎng)度。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣設(shè)計(jì);中低壓供配電系統(tǒng);安全性

中圖分類號(hào)：TU97? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

建筑供配電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，能否始終處于穩(wěn)定、可靠狀態(tài)，直接影響甚至決定著人身與生產(chǎn)安全，無(wú)論發(fā)生何種事故，其所造成的損失都是難以被估量的。所以，在整個(gè)電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，供配電系統(tǒng)的安全性為其重要環(huán)節(jié)。針對(duì)電力負(fù)荷來(lái)講，其依據(jù)中斷供電所造成的損失以及對(duì)整個(gè)供電可靠性所產(chǎn)生的影響，可劃分為1～3級(jí)。在整個(gè)建筑電氣設(shè)計(jì)架構(gòu)當(dāng)中，主要有2種比較常用的電源，其一為EPS應(yīng)急電源，其二是柴油發(fā)電機(jī)組，該文就低壓供配電系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)策略進(jìn)行探討。

1 供配電方案的安全性

在諸多高層民用建筑當(dāng)中，存在著許多級(jí)別的負(fù)荷，其中，最為常見(jiàn)的是一、二級(jí)負(fù)荷，另外，在具體的變壓器臺(tái)數(shù)上，通常情況下，需≥2臺(tái)，除此之外，還專門(mén)設(shè)置1臺(tái)與之相匹配的柴油發(fā)電機(jī)組。針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組而言，其基本的啟動(dòng)要求是：針對(duì)10 kV兩進(jìn)線來(lái)講，如果其回路都處于停電狀態(tài)，那么針對(duì)此時(shí)的柴油發(fā)電機(jī)來(lái)講，其被當(dāng)作應(yīng)急電源，于大約10 s內(nèi)以一種自動(dòng)的方式而啟動(dòng)，主要負(fù)責(zé)將電能供給重要負(fù)荷;此外，為了避免出現(xiàn)消防用電在具體的可靠性上被降低的情況，如果出現(xiàn)火災(zāi)，需可以以一種自動(dòng)方式將非消防用電負(fù)荷切除掉。針對(duì)此需要，該文圍繞2臺(tái)變壓器（不并列運(yùn)行）與1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，由此組建多類型的供配電系統(tǒng)方案，對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，為現(xiàn)實(shí)工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)與參考。（1）柴油發(fā)電機(jī)組的低壓母線與變壓器的低壓母線無(wú)關(guān)聯(lián)性，各自獨(dú)立。這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)為無(wú)需聯(lián)鎖，柴油發(fā)電機(jī)也不會(huì)將市電倒送，但也有不足的地方，即當(dāng)市電出現(xiàn)停電情況時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)難以向一般性負(fù)荷供電，此外，對(duì)于Ⅲ段母線來(lái)講，其在日常當(dāng)中處于無(wú)電狀態(tài)，其電纜、斷路器有無(wú)故障，較難被準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。（2）為了能夠從根本上將Ⅲ段母線在日常當(dāng)中不帶電問(wèn)題給有效解決掉，從變壓器所對(duì)應(yīng)的低壓母線所輸出的一路電源，被送至Ⅲ段母線。在此過(guò)程當(dāng)中，4QF斷路器對(duì)電氣聯(lián)鎖進(jìn)行設(shè)置，除此之外，還對(duì)機(jī)械聯(lián)鎖進(jìn)行設(shè)置，以此來(lái)為整個(gè)柴油發(fā)電機(jī)不出現(xiàn)向市電倒送的情況提供保障，此種設(shè)計(jì)的不足之處為：在日常市電處于停電狀態(tài)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)難以向一般性負(fù)荷供電。

2 供電線路的安全性

2.1 供電線路安全的設(shè)計(jì)

針對(duì)供電電源來(lái)講，如果其能夠較好地滿足電力負(fù)荷的相關(guān)要求，那么針對(duì)此時(shí)的供電線路而言，其可靠、安全運(yùn)行至關(guān)重要。在敷設(shè)供電線路時(shí)，究竟選擇何種方式，需要依據(jù)建筑物的各種因素來(lái)確定，象具體要求、相關(guān)性質(zhì)、環(huán)境特征及用電設(shè)備的實(shí)際分布情況等。此外，還需要指出的是，還需要最大程度地消除由于灰塵聚集、存在污染物、腐蝕及外部熱源等情況而影響到整個(gè)布線系統(tǒng)。除此之外，在敷設(shè)線路及實(shí)際使用中，需要從根本上預(yù)防外界應(yīng)力作用所造成的各種損傷，象振動(dòng)、沖擊以及建筑物的伸縮等。另外，針對(duì)高層民用建筑的各種消防用電設(shè)備來(lái)講，需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，選擇一些專門(mén)設(shè)備來(lái)進(jìn)行供電，象防排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵、供電回路、消防電梯及消防控制室等，并且還需要在配電箱位置處（最末一級(jí)），根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，專門(mén)設(shè)置先進(jìn)且實(shí)用的自動(dòng)切換裝置;在實(shí)際敷設(shè)配電線路時(shí)，需要做到與相關(guān)規(guī)范或要求相符。還需強(qiáng)調(diào)的是，在圍繞建筑展開(kāi)電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)位于地下室車庫(kù)的各種應(yīng)急照明配電來(lái)講，一般情況下，會(huì)將其安裝于制定位置，即車庫(kù)的墻上，而對(duì)于配電箱而言，未能依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火處理，如果配電箱周圍發(fā)生火災(zāi)，那么針對(duì)此時(shí)的配電箱而言，其會(huì)在比較短的時(shí)間內(nèi)被大火燒毀，所以，需要專門(mén)設(shè)置配電間，以此來(lái)用于放置配電箱，為地下車庫(kù)應(yīng)激照明供電的持續(xù)性、實(shí)時(shí)性與可靠性提供切實(shí)保障。

2.2 干線首端保護(hù)器分支線安全長(zhǎng)度

根據(jù)供配電系統(tǒng)在具體設(shè)計(jì)層面的相關(guān)規(guī)范與要求，在對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷不造成影響，且不會(huì)出現(xiàn)供電中斷的前提下，針對(duì)配電線路來(lái)分析，其短路保護(hù)電器給予著持續(xù)、全面的保護(hù)，此外，針對(duì)該段線路來(lái)講，其與相配套的過(guò)負(fù)載保護(hù)電器之間，可以隨著實(shí)時(shí)處于通過(guò)狀態(tài)的短路能量，無(wú)需短路保護(hù)設(shè)備的安裝。因此，在安全且節(jié)能的基本框架下，在圍繞建筑電氣，設(shè)計(jì)與之相配套的低壓供配電時(shí)，不管是郊區(qū)所建造的別墅，還是各個(gè)城市當(dāng)中所建造的高層建筑群，或者是底層的建筑群，其在選擇具體的低壓配電方式時(shí)，大多選擇的是更加實(shí)用、安全且可靠的分區(qū)樹(shù)干式;此外，還需要指出的是，在圍繞城區(qū)路燈展開(kāi)供配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，在各個(gè)燈桿當(dāng)中，從初始階段的燈光，到具體的燈桿腳之間的連接線，其與干線接駁之間所選擇的連接方式都是樹(shù)干式，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，安裝一定數(shù)量的短路保護(hù)電氣，為各個(gè)線路的安全運(yùn)行提供切實(shí)保障。但是需要指出的是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)首端安裝的短路保護(hù)電器而言，究竟能夠保護(hù)多長(zhǎng)的分支線，乃是當(dāng)前相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要深入研究的問(wèn)題。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可利用簡(jiǎn)易圖解，對(duì)干線首端保護(hù)器分支線安全長(zhǎng)度展開(kāi)全面分析，將O點(diǎn)當(dāng)作原點(diǎn)，另將L1當(dāng)作整個(gè)直角三角性的直角邊OA，而L2當(dāng)作直角邊OB，最終可以得到整個(gè)直角三角形BOA。基于分支點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離L3，于OA線上，可從中得到C點(diǎn)，然后經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，作一條與OA相垂直的線，與AB線相交于D點(diǎn)，對(duì)CD線的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，從中得到L4，其便是分支線界面S2，于干線C位置為出發(fā)點(diǎn)，作分支，從中可以獲得O點(diǎn)短路保護(hù)電氣所保護(hù)的分支線的長(zhǎng)度。除此之外，還可基于2個(gè)相似直角三角形DCA/BOA兩直角邊的比值，從中將CD線的長(zhǎng)度求出來(lái)，如圖1所示。如果將主干線的短路電流整定值給予明確后，便可以對(duì)整個(gè)主干線末端相應(yīng)短路電流施加全面保護(hù)，需強(qiáng)調(diào)的是，如果分支線末端所對(duì)應(yīng)的短路電流相比于主干線末端所對(duì)應(yīng)的短路電流，明顯大于后者，那么針對(duì)此時(shí)的分支線末端的短路而言，都能夠受主干線短路保護(hù)器保護(hù)，處于其保護(hù)范疇內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)高層建筑供配電系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)其安全性進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的歸宿與出發(fā)點(diǎn)，不僅能為電氣負(fù)荷與供配電線路提供切實(shí)保障，還能在設(shè)計(jì)過(guò)程中，善于采取各種切實(shí)有效的措施，將系統(tǒng)防雷工作做好，并將防雷擊電磁脈沖工作一并做好，盡可能地將高次諧波分量的減少，提高整個(gè)電氣設(shè)備的安全性與可靠性。

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