王陶陶

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002）

近年來(lái)，由于高層建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致觸電事故時(shí)有發(fā)生，每一次事故都是樓宇配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的慘痛教訓(xùn)。確保低壓配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，也是減少安全隱患的有效途徑，確保居民的生命安全是高層建筑建設(shè)的首要原則，低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須引起足夠的重視，應(yīng)結(jié)合國(guó)內(nèi)外配電系統(tǒng)先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)我國(guó)高層建筑低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全影響因素

低壓配電系統(tǒng)包括變壓器、低壓配電變電所、配電設(shè)備、控制保護(hù)設(shè)備等，可以在配電線路過(guò)載或短路時(shí)切斷電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供電線路和電氣設(shè)備的保護(hù)［1］。在高層建筑中，多種因素會(huì)對(duì)低壓配電系統(tǒng)造成影響，從而對(duì)用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。在此基礎(chǔ)上，本文從以下三個(gè)方面分析了影響低壓配電系統(tǒng)安全的因素。

1.1 短路和過(guò)載

由于高層建筑容納的用戶數(shù)較多，而且比普通建筑有更多的空間，因此用電設(shè)備相對(duì)較多和復(fù)雜。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于電氣設(shè)備數(shù)量大，系統(tǒng)短路或過(guò)載的可能性相對(duì)較大。因此，在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了更好地避免短路或過(guò)載對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)的影響，必須做好保護(hù)工作，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)，使整個(gè)低壓配電系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1.2 接地問(wèn)題

高層建筑中電氣設(shè)備應(yīng)進(jìn)行接地處理，但由于電氣系統(tǒng)設(shè)備的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中容易受多種因素影響，導(dǎo)致接地形式的混亂。此外，除了施工人員本身的素質(zhì)問(wèn)題和安全意識(shí)不足外，還會(huì)導(dǎo)致配電設(shè)備在安裝過(guò)程中缺少安全防護(hù)措施，并可能出現(xiàn)誤操作的情況，從而使接地不符合規(guī)范要求，這將增加配電線路的短路或過(guò)載現(xiàn)象，從而造成嚴(yán)重后果，進(jìn)而威脅用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全［2］。

1.3 電線電纜選擇問(wèn)題

配電線纜提供了電流通道，為各個(gè)電氣設(shè)備提供動(dòng)力。但電線電纜選擇不當(dāng)容易引起火災(zāi)事故，危及用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以電線電纜的選擇對(duì)低壓配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。在民用建筑中應(yīng)選用銅芯電線電纜，電線電纜的絕緣保護(hù)類型應(yīng)根據(jù)敷設(shè)方式和環(huán)境條件選擇，并且應(yīng)滿足電壓要求。此外，應(yīng)根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011第3.2.2條規(guī)定確定電線電纜截面［3］。

2 高層建筑中低壓配電系統(tǒng)連線類型

2.1 放射式

放射式是指通過(guò)總配電設(shè)備，將電力分配和輸送到各次次配電箱。每個(gè)次級(jí)電箱都獨(dú)立工作，每個(gè)子電路都是獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)某一條子線路發(fā)生故障無(wú)法工作時(shí)，不會(huì)影響其他子線路運(yùn)行狀態(tài)［4］。該連線設(shè)計(jì)方法可靠性高，便于對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)進(jìn)行控制。缺點(diǎn)是采用單核控制多個(gè)次級(jí)配電箱，導(dǎo)致接線過(guò)程復(fù)雜、成本高。

2.2 鏈條式

鏈條式是指采用同一條主線，“串接”方式將不同等級(jí)配電箱連接，從而實(shí)現(xiàn)全面的控制。與放射式相比，鏈條式具有布線長(zhǎng)度短、分支數(shù)量少、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際施工過(guò)程中更加方便敷設(shè)電纜［5］。缺點(diǎn)是如果主線路的一部分發(fā)生故障，可能會(huì)影響與之連接的次級(jí)配電箱的正常使用。此外，如果整個(gè)系統(tǒng)配電裝置的某一部分在使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，需要進(jìn)行維修，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)住宅配電系統(tǒng)停電，影響配電終端的正常使用。

2.3 樹(shù)干式

樹(shù)干式是在一個(gè)主干線上將每個(gè)次級(jí)配電箱與總線相連，與鏈?zhǔn)脚潆娤到y(tǒng)存在相似之處，具有線路短、成本低、施工方便的特點(diǎn)。但是，如果主干線路出現(xiàn)故障，也會(huì)影響次級(jí)系統(tǒng)的正常使用。

3 低壓配電系統(tǒng)

3.1 TT系統(tǒng)

低壓配電TT系統(tǒng)在電氣設(shè)計(jì)中也很常見(jiàn)，該系統(tǒng)能有效地保護(hù)電源的中性點(diǎn)，對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)的電氣設(shè)備，低壓配電TT系統(tǒng)采用的保護(hù)措施與中性點(diǎn)保護(hù)基本相同，但設(shè)計(jì)了直接接地保護(hù)［6］。為了保證樓宇供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，低壓配電TT系統(tǒng)的應(yīng)用中不存在PE線與N中性線之間的連接。使用TT系統(tǒng)時(shí)，PE線不存在通電情況，因而不能傳輸電能。但在實(shí)踐中，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于用電量低的建筑物，一般農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用較多，一些城市也有應(yīng)用。

3.2 TN系統(tǒng)

低壓配電TN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用較IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)更為復(fù)雜。在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)保護(hù)線路的要求比較嚴(yán)格，電氣設(shè)備的接線需要有高質(zhì)量的保護(hù)，在接線過(guò)程中建立統(tǒng)一的中性點(diǎn)保護(hù)系統(tǒng)尤為重要。TN-C、TN-C-S和TN-S是低壓配電TN系統(tǒng)中最有效的模式，需要在統(tǒng)一低壓配電系統(tǒng)中根據(jù)保護(hù)線和中性線設(shè)置［7］。TN-S系統(tǒng)俗稱三相五線供電系統(tǒng)，可用于數(shù)據(jù)密集區(qū)或電子設(shè)備精細(xì)管理領(lǐng)域。TN-C系統(tǒng)為三相四線供電系統(tǒng)，是工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的一種供電系統(tǒng)。

4 高層建筑低壓配電系統(tǒng)中安全性設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)負(fù)荷分級(jí)

在低壓配電系統(tǒng)中，需要明確電力負(fù)荷分級(jí)，為準(zhǔn)確選擇供電方式提供依據(jù)，應(yīng)按《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009第3.0.1條進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)［8］。負(fù)荷分級(jí)設(shè)計(jì)應(yīng)包括電源電壓、變壓器設(shè)計(jì)等。對(duì)于高層建筑的電氣系統(tǒng)，電氣負(fù)荷等級(jí)相對(duì)較高，對(duì)供電有較高的要求，需要嚴(yán)格按照規(guī)范選擇電源、變壓器，提高系統(tǒng)的可靠性，以確保電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.2 選擇漏電斷路器

在高層建筑的接地保護(hù)設(shè)置中，不可避免地要使用漏電斷路器，而在選擇漏電斷路器時(shí)也有相應(yīng)的注意事項(xiàng)，特別是額定動(dòng)作電流的選擇。在選擇漏電斷路器額定動(dòng)作電流時(shí)，應(yīng)確定配電系統(tǒng)末端漏電斷路器的沖擊量安全極限，以滿足設(shè)計(jì)要求。其次，電氣系統(tǒng)的正常漏電流必須小于漏電斷路器的額定動(dòng)作電流，以防線路電壓受損。在選擇漏電斷路器動(dòng)作電流時(shí)，對(duì)于支線和線路末端、干線等設(shè)備，應(yīng)合理應(yīng)用漏電斷路器，有效地保障供電系統(tǒng)的安全性。

4.3 選擇備用電源

《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95第2.0.2條明確指出，對(duì)于一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，在兩個(gè)電源供電外，還應(yīng)增加備用電源，以避免因故障而停電。因此，有必要保證重要系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在選擇備用電源時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）備用電源為單機(jī)組，額定容量要控制在2000kVA以內(nèi)。2）如果供配電失效，如突發(fā)停電，備用電源自啟時(shí)間應(yīng)在30秒之內(nèi)，否則會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間停電造成一定的影響。3）按照發(fā)電機(jī)由小到大的原則，避免同時(shí)供電，控制母線電壓。4）發(fā)電機(jī)與電力聯(lián)鎖不得同時(shí)運(yùn)行。供電系統(tǒng)恢復(fù)供電后，發(fā)電機(jī)組應(yīng)自動(dòng)停止運(yùn)行，發(fā)電機(jī)應(yīng)有一定的延時(shí)停機(jī)時(shí)間，約30至60秒。

4.4 供配電系統(tǒng)配電箱

為了滿足電氣系統(tǒng)運(yùn)行要求，需要在配電箱內(nèi)裝設(shè)開(kāi)關(guān)保護(hù)電氣測(cè)量?jī)x器及相關(guān)輔助設(shè)備，并組裝到半封閉或封閉的金屬柜中，形成配電設(shè)備，還可將手動(dòng)開(kāi)關(guān)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)方式引入來(lái)接通和關(guān)閉電路。在電路故障的情況下，各配電變電站需要通過(guò)測(cè)量?jī)x表觀察和調(diào)整各運(yùn)行參數(shù)，并設(shè)計(jì)提示和報(bào)警功能。在高層住宅建筑中，照明配電箱電路需要滿足照明要求，客廳、臥室、衛(wèi)生間、廚房插座需要有單獨(dú)的回路。在設(shè)置暖通電路的過(guò)程中，技術(shù)人員需要設(shè)置獨(dú)立的回路，以及在插座上安裝漏電保護(hù)裝置。

4.5 主接線連接

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，電氣主接線的設(shè)計(jì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的安全。在電力干線接線過(guò)程中，需要合理配置變電站的基本參數(shù)、總負(fù)荷，以制定主接線連接方案、電氣設(shè)備和接線材料。此外，在方案設(shè)計(jì)完成后，相關(guān)技術(shù)人員還要檢驗(yàn)方案的可行性，提高連接的有效性，為高層建筑用電的安全性提供支持。

4.6 接地保護(hù)

在高層建筑電氣接地保護(hù)設(shè)計(jì)中，需要分析工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，根據(jù)電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)開(kāi)展相關(guān)工作。一般而言，高層建筑內(nèi)部配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用、電路保護(hù)、線路接口都需要充分考慮，既要保證用電安全，又要保證線路正常運(yùn)行，做好接地保護(hù)工作尤為重要。同時(shí)，在接地保護(hù)過(guò)程中，需要合理設(shè)置自動(dòng)切斷保護(hù)裝置，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，以實(shí)現(xiàn)高層建筑用電安全的目標(biāo)。在現(xiàn)代高層建筑工程中，自動(dòng)切斷電源是常用的電氣系統(tǒng)保護(hù)裝置，該裝置可以有效避免發(fā)生各種安全事故，保證低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的安全性與用電安全密切相關(guān)，必須引起高度重視。在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)需要選擇接線方式，并注意供電設(shè)置。目前，高層建筑低壓配電系統(tǒng)仍存在漏電保護(hù)裝置安裝不合理、短路、過(guò)載等問(wèn)題，建筑公司必須采取有效措施，提高低壓配電系統(tǒng)的安全性，為居民的日常生活提供可靠的保障。