高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性研究

宋娟

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002）

在進(jìn)行高層建筑電氣的設(shè)計(jì)的同時，低壓電氣設(shè)備的狀態(tài)需要格外注意，如若出現(xiàn)施工管理方面的缺陷，可能會造成相關(guān)隱患。在高層建筑中，電壓負(fù)荷量相較于低層建筑較大。所以，在設(shè)計(jì)高層電氣系統(tǒng)的過程中，應(yīng)充分對電氣工作的實(shí)施做好準(zhǔn)備。隨著我國建筑水平的逐漸提升，在日常生活中高層建筑電力的需求逐漸增大，對電器的使用數(shù)量逐漸上升，這要求電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量隨之上升，為人們?nèi)粘Ｉ钐峁┍Ｕ稀?/p>

1 高層建筑低壓配電系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計(jì)原則

低壓配電系統(tǒng)在高層建筑整體電力系統(tǒng)運(yùn)行中是最重要的一部分，充當(dāng)著電能分配的任務(wù)，包含配電變電所、配電變壓器、高壓配電線路、控制保護(hù)設(shè)備等重要組成部分。在出現(xiàn)故障時，低壓配電系統(tǒng)能夠及時將電源切斷，維護(hù)整個電力系統(tǒng)的安全，保證用戶的安全用電[1]。在高層建筑的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于高層建筑設(shè)備布置情況相較于低層設(shè)備更復(fù)雜，專業(yè)配電人員的專業(yè)技能與實(shí)際供電中的維護(hù)與維修需求能力不符，以至于設(shè)備分布合理性較低、質(zhì)量參差不齊，檢驗(yàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等。在低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行的同時，受多方面因素影響，產(chǎn)生安全隱患。一旦因?yàn)槁╇姰a(chǎn)生火災(zāi)，將產(chǎn)生不可逆的后果，對居民的生命安全產(chǎn)生莫大的影響。為了提升高層建筑低壓配電系統(tǒng)供電質(zhì)量，通過裝置漏電保護(hù)系統(tǒng)以及實(shí)施電位連接等形式，加強(qiáng)對電器設(shè)得的檢查與保護(hù)，能夠保障低壓配電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 高層建筑低壓配電系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀分析

2.1 電氣設(shè)備多、用量大、負(fù)荷增加

隨著全球化經(jīng)濟(jì)日趨深入，區(qū)域經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)速度逐漸加快，高層建筑作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志，其建設(shè)數(shù)量也日漸增多，這些建筑在設(shè)計(jì)上具有獨(dú)特性，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，功能設(shè)置也較為齊全，是城市發(fā)展到一定階段特有的標(biāo)記。高層建筑除了層數(shù)多之外，其建筑面積也較大，其中的電氣設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，部分區(qū)域高層建筑建設(shè)的過程中，電氣設(shè)計(jì)也逐漸發(fā)展，將多方面功能集于一身，這要求電氣設(shè)備功能更加豐富[2]。一般來說，建筑的生活功能也不能與電氣設(shè)備相脫離，以至于當(dāng)前的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，用電需求也逐漸上升。除此之外，在城市化上升進(jìn)程中，人們生活與作息時間逐漸拉長，對于工作時間之外的實(shí)踐要求逐漸豐富起來，人們活動較為密集，因此也需要電力系統(tǒng)集中進(jìn)行供電。這也使供電系統(tǒng)供電壓力提升。

2.2 電氣系統(tǒng)復(fù)雜

為了解決高層建筑供電量較大的狀況，電荷分散是當(dāng)下建筑設(shè)計(jì)中，電力系統(tǒng)勢必要進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)的部分，主要分配原理是：用多個配電中心進(jìn)行分壓，為住戶提供更加穩(wěn)定的供電，保障每戶住戶的用電需求[3]。此種供電系統(tǒng)能夠有效減少電纜的用量，材料耗費(fèi)成本降低，節(jié)約配電資源。在安裝過程中，由于需要一定的空間，部分高層建筑在選擇配電室的時候都將其安置在地下室，或者是高層建筑的中間層，又或者是建筑的頂層區(qū)域，同時選擇集中安裝的形式。此種形式的特征是配電室的系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為密集，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)與維修，且在維修過程中，對專業(yè)技術(shù)人員技能要求較高[4]。高層建筑設(shè)計(jì)需要將消防方案設(shè)計(jì)與之進(jìn)行結(jié)合，以保障居民生命安全。同時設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，提升高層建筑對于各方面隱患的監(jiān)控。除此之外，還有一些小型配電室被設(shè)計(jì)安裝在其他樓層，分布范圍較為廣泛，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，忽視其安裝的復(fù)雜程度以及其他外在因素，為實(shí)際建設(shè)與施工帶來難度。

2.3 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全性要求高

由于高層建筑樓層較多，其分布的住戶也相對較多，因此在安全性方面的要求也較高為滿足住戶在各時間段的用電需求，高層建筑通常情況下會配備一級電荷或者二級電荷，進(jìn)而提升供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)配電系統(tǒng)故障，還有其他設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，避免停電影響人們的正常生產(chǎn)與生活[5]。在高層建筑中，還需要配備臨時配電系統(tǒng)，自主發(fā)電系統(tǒng)，以維持高層建筑正常供電。在安全性的要求中，為避免出現(xiàn)消防問題，在電路材料的選擇中，一般會選擇安全性能較高的阻燃材料。對于電纜鋪設(shè)需要提升電纜鋪設(shè)的科學(xué)性，對于容易出現(xiàn)損傷的電氣設(shè)備處，需要做好處理與保護(hù)。

3 提升高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性的措施

3.1 完善高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)方案

為了提升電源設(shè)置的安全性，供電線路在低壓系統(tǒng)中充當(dāng)著重要角色，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要綜合考慮多方面因素[6]。在操作的過程中，需要注意污染物與線路布置的距離控制。同時，在線路鋪設(shè)的過程中也應(yīng)盡量減少外界對線路的影響，以免因?yàn)殄e位產(chǎn)生線路短路的問題，減少線路的使用時間，尤其是高層建筑的現(xiàn)房設(shè)備更應(yīng)采用專業(yè)的供電回路系統(tǒng)，保證在出現(xiàn)緊急狀況的時候，進(jìn)行緊急切換。與此同時，應(yīng)該設(shè)置緊急照明裝置。同時因?yàn)榕潆娧b置控制系統(tǒng)防水、火效果較差，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，配電箱出資按報(bào)廢的情況極易出現(xiàn)。對此，還應(yīng)提升配電系統(tǒng)的防水、防火性能，以應(yīng)對緊急狀況。

一般情況下，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要對供電方案的安全性進(jìn)行分析。高層建筑會設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)，這些設(shè)備的設(shè)計(jì)能夠給予居民安全性的保障，在出現(xiàn)緊急停電的同時，為避免柴油發(fā)動機(jī)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，發(fā)動機(jī)會進(jìn)行自啟，進(jìn)行供電作業(yè)[7]。在進(jìn)行安全性保護(hù)方面，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注意到接地保護(hù)措施的實(shí)施，以保證高層建筑的低壓配電系統(tǒng)安全運(yùn)行，給予人員以及建筑保護(hù)，防止意外出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)短路的狀況，電流會通過接地設(shè)計(jì)直接流入地下。

3.2 設(shè)置自動切斷電源裝置

此電源裝置能夠減少高層建筑在不合理用電情況下產(chǎn)生的隱患，在出現(xiàn)預(yù)警信號的同時，自動進(jìn)行電源切斷。針對高層建筑設(shè)備目前的應(yīng)用情況以及建筑當(dāng)下的狀態(tài)，對自動切斷電源的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，采用TN 和TT 電源系統(tǒng)，利用多點(diǎn)位連接的方法進(jìn)行裝置，保護(hù)電路的安全運(yùn)行[8]?？梢岳冒惭b電流保護(hù)器、接地系統(tǒng)對斷電系統(tǒng)進(jìn)行完善。對于外界因素引起的導(dǎo)電問題，利用保護(hù)系統(tǒng)介入機(jī)電設(shè)備的外殼，一旦設(shè)備出現(xiàn)漏電的情況，其能夠及時進(jìn)行電源切斷。

3.3 設(shè)置主接線安全控制

低壓供配電系統(tǒng)在設(shè)置過程中，呈現(xiàn)一種相對復(fù)雜的狀態(tài)，其連接結(jié)構(gòu)中分支較多。出現(xiàn)故障的時候，整個系統(tǒng)都受到影響。所以，在進(jìn)行完善低壓配電系統(tǒng)安全方面的設(shè)計(jì)上，可以采用放射式以及樹干式的配電方式對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善，此類主接線的安全控制設(shè)計(jì)具有一定的廣泛性，在進(jìn)行集中供電的過程中，可以將放射式配電的方法應(yīng)用于其中，在采用一般性負(fù)荷供電的過程中，可以采用樹干式配電的形式。

3.4 選擇合適備用電源

備用電源是保證高層建筑供電的重要措施，電路故障引起的停電是常見的情況。所以在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要對備用電源的適用性進(jìn)行評估，之后對其進(jìn)行選擇。在斷電的過程中，備用電源自發(fā)啟動，降低因?yàn)橥ｋ妿淼膿p失。一般情況下，在備用電源的選擇中，單臺機(jī)組備用電源一般會選擇單臺機(jī)組設(shè)備。

3.5 合理篩選漏電斷路器

在高層建筑設(shè)計(jì)中，受高度限制，活動人員數(shù)量一旦達(dá)到一定數(shù)值，用電需求將面臨巨大的耗用狀態(tài)，因此可能出現(xiàn)超高負(fù)荷的情況。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要安裝漏電斷路器運(yùn)行中的承載問題，保證其穩(wěn)定與安全，解決防止出現(xiàn)安全事故。設(shè)計(jì)人員可以在對建筑的高度進(jìn)行分析后，計(jì)算出使用的合適數(shù)據(jù)，參照短路故障時長的漏電數(shù)值，對于保護(hù)器的選擇可以按照漏電數(shù)值進(jìn)行參考，額定限流需要大于該數(shù)值。在漏電器的選擇上，可以開發(fā)多種形式，以提升防護(hù)效果，選擇性能較高漏電保護(hù)器。

4 結(jié)語

綜上所述，在對高層建筑低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行電氣設(shè)備供電研究的過程中，由于高層建筑樓層較高，電纜鋪設(shè)長度較長，在進(jìn)行電能輸送的過程中，線路設(shè)備會對電能進(jìn)行一定的消耗。因此，在對配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與維護(hù)的過程中，需要從多方面提升供電系統(tǒng)的安全性，提升供電質(zhì)量，進(jìn)而保證居民與建筑的安全，同時提升配電室等方面建設(shè)的科學(xué)性，減少相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢修的過程中出現(xiàn)錯誤的頻率，從多個方面進(jìn)行供電保障，提升用電質(zhì)量。