高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討

劉新瑜

【摘要】隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加速，空間利用率更高的高層建筑成為建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。而在高層建筑中，電氣設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)安全性是關(guān)鍵問題，不僅決定建筑整體配套設(shè)施的穩(wěn)定性，同時也關(guān)系到住戶的居住體驗(yàn)。但就現(xiàn)階段高層建筑電氣設(shè)計(jì)而言，越級跳閘、電氣接地質(zhì)量不足以及電路短路等問題普遍存在?；诖?，本文將在簡要分析高層建筑電氣設(shè)計(jì)基本原則以及相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，就低壓配電系統(tǒng)安全問題闡述優(yōu)化對策。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;電氣設(shè)計(jì);配電系統(tǒng);安全性

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

隨著社會技術(shù)形態(tài)的不斷發(fā)展演進(jìn)，高層建筑建設(shè)不斷取得新成果。而就建筑電氣控制工作而言，相關(guān)單位必須嚴(yán)格做好設(shè)備管理維護(hù)工作，既要注重項(xiàng)目整體規(guī)劃，同時也要兼顧低氣壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等細(xì)節(jié)問題，確保內(nèi)外部工程系統(tǒng)調(diào)制雙管齊下，提升低壓配電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。換句話說，相關(guān)單位需要針對低壓配電系統(tǒng)的安裝制定詳盡的工作實(shí)施計(jì)劃，根據(jù)控制系統(tǒng)和控制模式加工處理部件，確保建筑整體性能居于較高水平，確保系統(tǒng)能夠切實(shí)滿足廣大用戶的實(shí)際需求。

1、低壓配電系統(tǒng)概述

低壓配電系統(tǒng)是高層建筑中的重要功能性系統(tǒng)，一般情況下，現(xiàn)階段應(yīng)用于高層建筑中的低壓配電系統(tǒng)包括樹干式、放射式以及鏈?zhǔn)饺?。其特征如下?/p>

1.1樹干式

樹干式低壓配電系統(tǒng)是高層建筑中及其普及的一類配電系統(tǒng)，其主要結(jié)構(gòu)是通過一條主干電纜連接分配箱和總配電箱。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于施工便捷、投入成本低，但缺點(diǎn)是若故障發(fā)生于主線，則分配箱將受直接影響，導(dǎo)致供電異常。因此，該低壓配電系統(tǒng)不適合應(yīng)用于對電源供電可靠性要求較高的工程。

1.2放射式

放射式低壓配電系統(tǒng)的電力傳輸方式較為直接，即電力直接由主配電箱傳輸至分配箱。在這種模式下，各個分配箱可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)供電，即便某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不會對其余配電箱產(chǎn)生干擾。因此，相對于樹干式低壓配電系統(tǒng)而言，放射性低壓配電系統(tǒng)安全性更高。但由于其靈活性較差，電路更加復(fù)雜，因此適用范圍是大容量設(shè)備。

1.3鏈?zhǔn)?/p>

由一條線路鏈接多個分配箱的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式被稱為鏈?zhǔn)降蛪号潆娤到y(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于電源沒有分支點(diǎn)，這意味著該系統(tǒng)適合鋪設(shè)電纜線，且投入成本較低。但是，該系統(tǒng)在可靠性方面同樣存在短板，一旦發(fā)生故障，必須關(guān)閉所有用電設(shè)備。

2、高層建筑中配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)高層建筑配電系統(tǒng)過程中，相關(guān)單位必須綜合考慮建筑自身特征、整體資金投入以及節(jié)能環(huán)保等因素，確保配電系統(tǒng)方案具備適用性，進(jìn)而提升建筑的綜合性能。因此，相關(guān)負(fù)責(zé)人員必須遵循如下設(shè)計(jì)原則。

2.1配電安全設(shè)計(jì)原則

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要求其滿足建筑日常需求，同時還要降低系統(tǒng)能源損耗。所以，在開展電氣低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時，設(shè)計(jì)人員需要注重考慮節(jié)能設(shè)施的運(yùn)用，加強(qiáng)建筑用電負(fù)荷管控力度，爭取實(shí)現(xiàn)對電力資源的最大化運(yùn)用，以此為基準(zhǔn)，推動高層建筑中配電系統(tǒng)運(yùn)行效率的不斷提升。

2.2配電設(shè)計(jì)系統(tǒng)總原則

和傳統(tǒng)建筑形式相對比，高層建筑整體結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、配電系統(tǒng)建設(shè)資金需求更高。針對這一問題，在開展配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)工作時，相關(guān)人員必須考慮資金分配以及資源消耗問題，制定具備節(jié)能環(huán)保意識的設(shè)計(jì)方案。與此同時，在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，線路的間距以及絕緣性是要點(diǎn)，關(guān)系到人們的用電安全。所以，相關(guān)人員需要正確應(yīng)用防靜電技術(shù)和防雷擊技術(shù)，在系統(tǒng)中引入具有安全保障作用的新技術(shù)，保障高層建筑配電系統(tǒng)安全性能。

3、高層建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

3.1越級跳閘

越級跳閘是當(dāng)前階段高層建筑低壓配電系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率較高的一類問題，其不僅會導(dǎo)致建筑內(nèi)部斷電，同時也會從一定程度上影響建筑的經(jīng)濟(jì)效益。歸根結(jié)底，越級跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因在于配電系統(tǒng)中時常發(fā)生電路短路，在這一背景下，若人員不能合理選擇配電系統(tǒng)電路保護(hù)設(shè)備，就會催生越級跳閘現(xiàn)象。因此，出于高層建筑的經(jīng)濟(jì)效益考慮，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視配電系統(tǒng)電路保護(hù)設(shè)備選擇問題，提升電氣設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，高效規(guī)避安全隱患。

3.2電氣接地質(zhì)量差

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，接地形式混亂并非偶發(fā)現(xiàn)象，由此導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)施工安全事故時有發(fā)生。與此同時，部分單位不重視建立安全保護(hù)工作的落實(shí)，供電系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行缺乏安全保障，也導(dǎo)致電氣接地工作質(zhì)量與效率無法滿足高層建筑的建設(shè)需求。因此，在改良優(yōu)化高層建筑電氣設(shè)計(jì)工作的過程中，設(shè)計(jì)人員還需要將電氣設(shè)備接地工作的強(qiáng)化視作要點(diǎn)。

3.3電路短路與過載

安全性與可靠性是高層建筑對低壓配電系統(tǒng)的最根本要求?；谶@一點(diǎn)，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員往往會加強(qiáng)對電路短路與過載的保護(hù)。如此，一旦配電系統(tǒng)發(fā)生故障問題，系統(tǒng)中的斷路與熔斷保護(hù)器能夠針對特定問題發(fā)揮保護(hù)作用，避免其他限額與設(shè)備運(yùn)行受到干擾。但是，受到多重因素共同作用的影響，高層建筑配電系統(tǒng)中電路短路與過載現(xiàn)象普遍存在，不定期的對居民的用電生活產(chǎn)生影響，這需要設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)上持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，從根源上消除問題。

3.4電路保護(hù)裝置缺乏

電路系統(tǒng)安全性必須建立在合理運(yùn)用特定保護(hù)裝置保護(hù)電路的基礎(chǔ)上。但就現(xiàn)階段高層建筑電路系統(tǒng)中裝置的應(yīng)用情況而言，由接零保護(hù)裝置缺乏、過流保護(hù)裝置缺乏而引起的電路漏電現(xiàn)象尚未得到有效控制，電路在運(yùn)行過程中仍舊有一定概率發(fā)生安全事故，這可能對配電系統(tǒng)乃至整體建筑性能的發(fā)揮產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

3.5忽視漏電斷路器選擇

近幾年來，伴隨技術(shù)的創(chuàng)新和設(shè)備的升級，多元化電氣設(shè)備被應(yīng)用于高層建筑低壓配電系統(tǒng)建設(shè)中，同時住戶的用電需求也日益上漲。在這種情況下，為規(guī)避電路中的接地故障，設(shè)計(jì)人員必須在配電系統(tǒng)中應(yīng)用大量漏電保護(hù)器，杜絕電路漏電可能。但是，由于絕大多數(shù)建筑施工中均存在漏電保護(hù)器選擇不合理的情況，高層建筑配電系統(tǒng)仍舊缺乏全面的保障。

4、高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)優(yōu)化策略

4.1接地保護(hù)設(shè)計(jì)

接地保護(hù)設(shè)計(jì)是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中必不可缺的一環(huán)，面對當(dāng)前階段低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的短板問題，設(shè)計(jì)人員必須從根源著手，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。也就是說，在項(xiàng)目規(guī)劃起始階段，設(shè)計(jì)人員必須從配電系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性等角度出發(fā)，將低壓配電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行作為落腳點(diǎn)，不為安全故障的發(fā)生留下一絲可能。具體來說，在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可以為系統(tǒng)加設(shè)可靠的接地保護(hù)裝置，一旦發(fā)生電路故障，接地保護(hù)裝置會于第一時間切斷故障電路，從而提升系統(tǒng)面對安全故障時的應(yīng)急處理能力。值得注意的是，不同建筑中的接地保護(hù)設(shè)計(jì)不能一概而論，設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)模、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)、電氣設(shè)備類型、使用狀態(tài)等，追求接地保護(hù)設(shè)計(jì)的合理性。最后，在明確建筑建立保護(hù)設(shè)計(jì)方案后，必須做總等電位連接，否則可能會受到外部電壓影響，導(dǎo)致系統(tǒng)電路的穩(wěn)定性受到干擾。

4.2重視漏電斷路器選擇

高層建筑是我國建筑行業(yè)發(fā)展的時代選擇，在未來一段時間內(nèi)，高層建筑規(guī)模將不斷擴(kuò)張、項(xiàng)目數(shù)量將不斷增加，間接帶動電力系統(tǒng)負(fù)荷的提升，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。所以，供電企業(yè)必須客觀面對高層建筑不斷提升的用電需求，重視漏電斷路器的選擇。事實(shí)上，斷路器在保護(hù)電力設(shè)備、預(yù)防重大事故、穩(wěn)定低壓配電系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。由此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，根據(jù)建筑用電量選擇恰當(dāng)?shù)穆╇姅嗦菲?，確保其與電力系統(tǒng)相符，避免出現(xiàn)電力安全問題。

4.3設(shè)備檢查調(diào)試

設(shè)備檢查調(diào)試無疑是配電系統(tǒng)安全的一道重要防線，在調(diào)試檢查過程中，工作人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)流程檢測及調(diào)試設(shè)備。具體來說，人員首先要為低壓配電系統(tǒng)設(shè)置電源，并通過控制變換判定電源是否有效。其次，人員需要控制初始原件以及設(shè)備應(yīng)用，確保其運(yùn)行狀態(tài)正常。與此同時，為降低設(shè)備更換成本，延長設(shè)備使用壽命，負(fù)責(zé)人員必須定期檢修和保養(yǎng)電氣設(shè)備，及時對其在運(yùn)行過程中暴露出的小問題進(jìn)行處理。一般情況下，電氣設(shè)備的檢查與調(diào)試要求人員對電壓類型了如指掌，否則檢修工作存在一定的安全隱患。設(shè)備檢查調(diào)試工作對技術(shù)人員的專業(yè)性具有較高要求。因此，技術(shù)人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)章程和操作標(biāo)準(zhǔn)展開作業(yè)。比如說，人員需要根據(jù)電阻大小合理選擇、調(diào)整、安裝和調(diào)試電流表，避免出現(xiàn)功率不足的問題。再比如說，設(shè)備檢查調(diào)試人員需要在實(shí)際作業(yè)流程中實(shí)時評估低壓電氣系統(tǒng)的操作值，提升電壓穩(wěn)定性，避免因低壓電器系統(tǒng)不穩(wěn)定而出現(xiàn)火災(zāi)問題。除此以外，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)合理并充分運(yùn)用電壓值數(shù)據(jù)，以電壓值為依據(jù)評估系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定安全。具體來說，將吸進(jìn)電壓為85%作為一個臨界值，當(dāng)電壓值小于該數(shù)值，則可以判定系統(tǒng)處于安全運(yùn)行狀態(tài)，否則需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，直至電壓處于合理范圍。

4.4加強(qiáng)主接線安全管控

在高層建筑低壓配電系統(tǒng)中，電氣設(shè)計(jì)所占比重不容忽視，主接線安全防控至關(guān)重要， 尤其是在樹干式低壓配電系統(tǒng)中，主接線問題會導(dǎo)致系統(tǒng)整體異常。所以，在開展高層建筑電氣設(shè)計(jì)工作的過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)建筑特點(diǎn)合理運(yùn)用集成系統(tǒng)，對配電系統(tǒng)的性能、構(gòu)成進(jìn)行科學(xué)的管控。與此同時，在低壓配電系統(tǒng)中，人員必須視具體的環(huán)境因素以及結(jié)構(gòu)因素，在放射式、樹干式、鏈?zhǔn)降扰潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案中做出合理選擇，全方位優(yōu)化配電系統(tǒng)的安全性。

4.5合理選用備用電源

停電事故的頻繁發(fā)生將會嚴(yán)重影響居民的用電質(zhì)量，最終引發(fā)高層建筑住戶的嚴(yán)重不滿。所以，為規(guī)避停電現(xiàn)象，相關(guān)人員需要在高層建筑電氣結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)備用電源，為電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。具體來說，電力系統(tǒng)備用電源的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮以下幾方面問題：首先，當(dāng)選擇單個裝置備用電源時，備用電源額定功率不應(yīng)超過1500 kVA。其次，備用電源應(yīng)具備自動開啟功能，以便在電源關(guān)閉后能夠及時發(fā)揮作用。再次，當(dāng)備用電源開始發(fā)揮效用后，其電機(jī)會在一定時間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)，此時應(yīng)遵循從大到小分批投入原則，避免電源由于電壓不穩(wěn)定而被破壞。最后，在電力系統(tǒng)恢復(fù)正常供電后，大約需要30秒時間恢復(fù)功率，幾分鐘后系統(tǒng)方可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.6嚴(yán)格設(shè)計(jì)負(fù)荷分級配置

在對高層建筑配電系統(tǒng)強(qiáng)化安全性能設(shè)計(jì)的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)定完成負(fù)荷分級配置的設(shè)計(jì)工作，避免出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)的情況。與此同時，電力系統(tǒng)中存在一級負(fù)荷以及特別重要負(fù)荷，負(fù)荷之間的連續(xù)性必須得到堅(jiān)實(shí)保障，否則將有較大概率導(dǎo)致供電中斷，嚴(yán)重時可能會危及廣大住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，令各方蒙受巨大損失。除此以外，高壓建筑變壓器問題也值得電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員謹(jǐn)慎考慮，將容量計(jì)算作為變壓器選擇的核心依據(jù)。大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器的最佳負(fù)荷率不低于75%，不高于85%，且低壓供電線路的半徑應(yīng)控制在200米以下，否則將對其他供電系統(tǒng)造成不同程度的干擾，發(fā)生一系列的連鎖反應(yīng)。最后，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，往往涉及末端漏電線路保護(hù)工作，且不僅能夠有效降低故障的發(fā)生概率，同時在火災(zāi)等安全事故發(fā)生時，能夠?yàn)槿藛T提供應(yīng)急照明，為廣大住戶的生命安全提供重要保障。

結(jié)語：

綜上所述，高層建筑低壓配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑內(nèi)住戶用電需求能否得到滿足，對建筑的整體性能具有決定性作用。因此，高層建筑電氣設(shè)計(jì)部門必須理性客觀的看待當(dāng)前階段因系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而存在的越級跳閘、電氣接地質(zhì)量差、電路短路與過載等系列問題，遵循配電安全設(shè)計(jì)原則，做好低壓配電設(shè)計(jì)工作的各個環(huán)節(jié)，保障高層建筑電氣低壓系統(tǒng)穩(wěn)健運(yùn)行，降低安全事故的發(fā)生概率，從而推動行業(yè)的繁榮發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓京京.高層民用建筑改造工程電氣設(shè)計(jì)分析[J].城市住宅，2021，28（01）：253-254.

[2]李炳華.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].電氣應(yīng)用，2020，39（08）：4-11.

[3]楊辛愉.探析高層建筑電氣設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及節(jié)能考慮[J].低碳世界，2020，10（07）：68-69.

[4]張會梅.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].價值工程，2020，39（20）：197-198.