李 曉 波

(山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

0 引言

高層建筑由于樓層更高，因此用電量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通建筑。這就大大增加了電壓的負(fù)荷載，特別是高層建筑中使用著大量的各種電器，這會大幅度增加電壓的負(fù)荷載，從而給高層建筑的電氣系統(tǒng)帶來安全隱患。所以，在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，必須要有效的提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，從而全面保證高層建筑的電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

1 高層建筑低壓配電系統(tǒng)的主要保護(hù)形式

目前，在高層建筑中對低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)主要有兩種形式，分別是接零保護(hù)形式和接地保護(hù)形式。接零保護(hù)是指連接電力系統(tǒng)中的中性點(diǎn)和地面，進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)的構(gòu)建。接地保護(hù)與接零保護(hù)最大的區(qū)別就是電器設(shè)備是相對獨(dú)立的，其外部與其他組織關(guān)聯(lián)不大，是一種獨(dú)特的接地極方式。

1.1 低壓配電TT系統(tǒng)

在高層建筑的電氣系統(tǒng)中，TT低壓配電系統(tǒng)是一種具有直接接地點(diǎn)的配電系統(tǒng)，在TT系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)接地部分和電氣設(shè)備的外漏導(dǎo)電部分，都要進(jìn)行接地保護(hù)。TT系統(tǒng)在高層建筑中的應(yīng)用，需要注意PE和中性線N之間是不通電的，在TT系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PE線路也不能進(jìn)行通電。TN系統(tǒng)也是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的一種重要的低壓配電系統(tǒng)，TN系統(tǒng)的特點(diǎn)是一般應(yīng)用于電容量小，用電要求低的環(huán)境。在農(nóng)村地區(qū)由于用電設(shè)備較為分散，且數(shù)量較少，因此常常也會使用TN系統(tǒng)。而在個(gè)別城市的公用低壓線路中，也會使用TT系統(tǒng)。

1.2 低壓配電IT系統(tǒng)

低壓配電IT系統(tǒng)的電源端口雖然有帶電區(qū)域，卻不會接地，在電源端121處，對帶電區(qū)域的保護(hù)是通過阻抗、電抗以及高電阻來實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)的。在系統(tǒng)設(shè)備中，接地保護(hù)的主要作用之一就是對外漏導(dǎo)電部分進(jìn)行有效的保護(hù)。由于IT系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性，因此在高層建筑中應(yīng)用較為廣泛。

1.3 低壓配電TN系統(tǒng)

使用TN系統(tǒng)進(jìn)行低壓配電供電，首先要設(shè)計(jì)保護(hù)線將所有電氣設(shè)備的外殼連接起來，需要注意，中性點(diǎn)之間也要進(jìn)行連接。在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，使用銅導(dǎo)線必須要對截面積的規(guī)格進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，從而滿足電網(wǎng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。還要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對接線方式進(jìn)行合理選擇，從而保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行，為高層建筑提供良好的供電服務(wù)。

此外，使用低壓配電TN系統(tǒng)時(shí)，還需要注意在供電系統(tǒng)中主要包括TN-C-S,TN-C，TN-S三種模式，對這三種模式的設(shè)置，必須要以低壓配電系統(tǒng)保護(hù)線和中性線的合并關(guān)系作為重要的依據(jù)和基礎(chǔ)。這三種模式在實(shí)際應(yīng)用中，各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中，TN-C-S系統(tǒng)適用于工太類企業(yè)供電；TN-C系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是較易實(shí)現(xiàn)，但其屬于三相四線系統(tǒng)，因此在應(yīng)用過程中也具有一定的局限性；而TN-S系統(tǒng)則主要適用于精密電子儀器，在類別上，屬于三相四線加PE線的接地系統(tǒng)。

2 對高層建筑供電系統(tǒng)的安全可靠性能夠產(chǎn)生影響的主要因素

1)在供電系統(tǒng)中，過載和短路是導(dǎo)致安全問題的常見原因。在傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)中，對過載和短路的主要保護(hù)目的，是防止電氣設(shè)備和供電線路不會受到損壞。

2)影響供電系統(tǒng)安全可靠性的另一個(gè)重要因素，就是電氣接地質(zhì)量較差。在高層建筑中，對電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工，普遍存在低壓配電系統(tǒng)多種接地形式混用的情況，而且還沒有采取有效的接地處理，或者接地設(shè)置不規(guī)范，沒有達(dá)到相關(guān)要求，因此導(dǎo)致接地質(zhì)量不合格，給高層建筑的電氣系統(tǒng)埋下安全隱患，甚至?xí)斐芍卮蟮陌踩鹿?，造成人身傷亡?/p>

3)保護(hù)位置不到位也會影響高層建筑供電系統(tǒng)的安全性。低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果保護(hù)接零和過流保護(hù)裝置等保護(hù)設(shè)置存在問題，就可能會導(dǎo)致漏電事故的發(fā)展，甚至?xí)鸹馂?zāi)，造成嚴(yán)重的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

4)漏電保護(hù)器是隨著各種電器設(shè)備進(jìn)入日常工作和生活之中才普及開來的，其主要作用是有效的控制和防范接地故障，從而降低觸電、電氣火災(zāi)等事故的發(fā)生。但目前由于選用漏電保護(hù)器和接線存在問題，因此沒有充分發(fā)揮出漏電保護(hù)器的作用，導(dǎo)致供電系統(tǒng)的安全可靠性有所下降。

5)越級跳閘不僅會嚴(yán)重影響電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在高層建筑的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，越級跳閘是存在多年的難題。當(dāng)下級配電回路發(fā)生短路故障時(shí)，往往就會發(fā)生越級跳閘，從而造成大面積斷電問題，這會對生產(chǎn)建設(shè)活動產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性的有效改進(jìn)措施

過載和短路是低壓配電系統(tǒng)中的常見安全問題，因此在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工的過程中，會對過載和短路問題進(jìn)行充分的考慮，采用有效的措施進(jìn)行過載和短路保護(hù)，從而有效提高低壓配電系統(tǒng)的安全性，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在傳統(tǒng)的低壓配電系統(tǒng)中，對過載和短路采取的保護(hù)措施，其主要目的是保護(hù)電器設(shè)備以及線路不會因過載和短路而受到損壞。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高，人們的消防安全意識得到極大的提升和普及，特別是高層建筑的發(fā)展，對電氣系統(tǒng)的安全性及可靠性提出了更高的要求，所以，在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首要考慮的就是人身和消防安全因素。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也是圍繞安全用電展開的，針對漏電引起的人身觸電和電氣火災(zāi)等問題，采取了有效的應(yīng)對措施。

3.1 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范對供電系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行分級設(shè)計(jì)

在我國的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范中》，明確規(guī)定了高層建筑的負(fù)荷等級。建筑物的使用性質(zhì)與建筑物內(nèi)部設(shè)施的負(fù)荷等級劃分具有密切的聯(lián)系，可以說，建筑物的使用性質(zhì)決定了內(nèi)部設(shè)施負(fù)荷等級劃分，而建筑物的內(nèi)部設(shè)施等級劃分限制了其使用性質(zhì)，兩者之間相互影響，互相依存。因此，在進(jìn)行供電系統(tǒng)負(fù)荷設(shè)計(jì)分級時(shí)，必須要充分考慮建筑物的使用性質(zhì)，結(jié)合實(shí)際情況對負(fù)荷分級進(jìn)行科學(xué)劃分，以滿足建筑物的建設(shè)要求。

3.2 變壓器設(shè)計(jì)

在對變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要合理規(guī)劃變壓器的位置和數(shù)量，而要達(dá)到這一目標(biāo)，需要對多方面的影響因素進(jìn)行綜合考試，包括建筑功能、建筑負(fù)荷分布、負(fù)荷容量等因素。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)方案首先要滿足當(dāng)?shù)毓╇娋值南嚓P(guān)要求，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行專門協(xié)調(diào)，從而達(dá)到合理規(guī)劃設(shè)計(jì)的目的。在選擇變壓器容量時(shí)，必須要經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算得到容量，以此為依據(jù)選擇變壓器。如果條件允許，可以在負(fù)荷中心附近建設(shè)配電所，從而有效的簡化配電系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，還能夠有效降低損耗。

3.3 電壓設(shè)計(jì)

在高層建筑中，進(jìn)行電氣系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要滿足相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，以供電負(fù)荷等級為核心，對供電措施進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。一般來說，低壓配電系統(tǒng)的供電電源通常為380 V/220 V。

3.4 科學(xué)選擇漏電斷路器

在高層建筑中，接地保護(hù)設(shè)置是低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工建設(shè)的重要內(nèi)容。而漏電斷路器則是接地保護(hù)設(shè)置的重要設(shè)施，在選擇漏電斷路器時(shí)，必須要對相關(guān)的影響因素進(jìn)行綜合分析，從而選擇最適合的漏電斷路器。選擇漏電斷路器時(shí)，額定動作電流是非常關(guān)鍵的要素，因此，需要針對配電系統(tǒng)中，末端漏電斷路器的電擊能量的安全界限進(jìn)行充分檢測和分析，確定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，合理選擇漏電斷路器的額定動作電流。此外，還要對電氣系統(tǒng)中的正常泄漏電流的合理設(shè)置進(jìn)行充分的重視，正常泄漏電流必須要低于額定動作電流，才能夠有效的保護(hù)電路電壓，防止損壞。

3.5 低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)

在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，接地保護(hù)設(shè)置必須要與建筑工程的特點(diǎn)進(jìn)行充分的結(jié)合，從而使接地保護(hù)設(shè)置具有較高的實(shí)用性。在進(jìn)行接地保護(hù)設(shè)置時(shí)，必須要對三個(gè)方面進(jìn)行充分的考慮：首先，要結(jié)合建筑配電系統(tǒng)的接地形式；其次，要結(jié)合建筑電氣設(shè)備的使用情況；最后，要充分結(jié)合電氣回路保護(hù)線的截面情況。此外，在進(jìn)行高層建筑中，必須要以保證建筑用電安全，為電氣設(shè)計(jì)的宗旨。

4 結(jié)語

受到高層建筑的建筑形式限制，高層建筑一旦發(fā)生電氣故障，將會造成非常嚴(yán)重的后果，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能會造成人身傷亡。因此，在對高層建筑的電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要將安全因素作為第一要?jiǎng)?wù)，全面保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。