建筑電氣設(shè)計中關(guān)于低壓配電系統(tǒng)安全性的探究

丁宗臣

【摘要】低壓配電系統(tǒng)安全設(shè)計是高層建筑電氣設(shè)計的重要組成部分。如果電氣設(shè)備配置數(shù)量多，低壓配電系統(tǒng)會長期處于高負荷運行狀態(tài)，進而增大電氣安全風險系數(shù)。本文論述了高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計要求與接地保護形式，分析了設(shè)計環(huán)節(jié)存在的各類問題，最后提出相應(yīng)的改進措施。

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

高層建筑建設(shè)規(guī)模大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且電氣設(shè)備配置數(shù)量多，這極大的提高了對電氣設(shè)計的標準要求，同時也增加了發(fā)生電氣安全事故的概率。做好高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性設(shè)計，是確保建筑電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的必要條件。

1、高層建筑低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計要求

1.1優(yōu)化供電電源安全性能

當前，高層建筑主要利用消防設(shè)施進行滅火，而消防設(shè)施則需要依靠供電裝置才能正常運轉(zhuǎn)。在這種情況下，如果供電電源系統(tǒng)的安全性能較低，一旦高層建筑發(fā)生緊急火災(zāi)事故，噴淋裝置與消防照明裝置等無法正常啟動，會造成嚴重的財產(chǎn)損失與人員傷亡。

此外，國內(nèi)大多數(shù)高層建筑都安裝了電梯。如果供電系統(tǒng)安全性能較低，則會引發(fā)電梯因供電問題而停止運行，并對高層住戶的生活帶來極大的不便。在高層建筑電氣設(shè)計中，保障低壓配電系統(tǒng)安全性，對于維護公眾生命財產(chǎn)安全與社會關(guān)系穩(wěn)定具有重要意義。

1.2加強供電電源持續(xù)性與穩(wěn)定性

一般來說，通過電網(wǎng)能夠提供兩個獨立電源的高層建筑，基本能達到一級以及二級負荷的標準要求。由于高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的負荷體系較為復(fù)雜，在電氣設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮如下幾方面問題：當高層建筑的主供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，備用供電系統(tǒng)也無法正常啟動時，可以將柴油發(fā)電機作為備用電源。針對只配有一個獨立電源的高層建筑，必須將柴油發(fā)電機作為備用電源。在高層建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中，需要配置兩個或兩個以上的切換電源，而且電源切換流程必須符合行業(yè)標準規(guī)范。

2、高層建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題

2.1過載與短路

過載是指電氣設(shè)備及線路的流通電流超過額定電流限值。短路是由電氣設(shè)備及線路荷載過重導(dǎo)致的電路損害問題，具有極大的危害。短路不僅會損害電器元件，還會對公眾生命財產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。中壓配電系統(tǒng)與低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)過載或短路等問題，會直接影響高層建筑中用電設(shè)備的正常使用，甚至引發(fā)電擊與火災(zāi)等安全事故。

2.2接地不良

接地不良會增大接地電流的沖擊力，使零線或地線斷路。由于接觸電阻高，極易導(dǎo)致接觸不良點位出現(xiàn)燒融和電弧現(xiàn)象，進而對用電設(shè)備造成不可逆的損害。

2.3保護裝置敏感度低

保護裝置可以實時監(jiān)測低壓配電系統(tǒng)的漏電情況，向監(jiān)控終端發(fā)出預(yù)警信息，以便相關(guān)人員采取合理的處置措施。由此，減輕財產(chǎn)損失與人員傷亡。然而多數(shù)保護裝置對漏電對象的敏感度偏低，這極大的制約了其性能的發(fā)揮。

3、高層建筑低壓配電系統(tǒng)的接地保護形式

在高層建筑電氣設(shè)計中，低壓配電系統(tǒng)屬于重點內(nèi)容。積極開展接地保護設(shè)計工作，可以增強高層建筑供電系統(tǒng)低壓電流和電壓的穩(wěn)定性，減小外界環(huán)境的不利影響，從而促進整個供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.1低壓配電IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)是低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分。正常情況下，IT系統(tǒng)中電源端口帶電區(qū)域是不需要進行接地裝置的。如果IT系統(tǒng)中電源端口的帶電部分經(jīng)過高電抗或高電阻，或者用電設(shè)備存在外漏導(dǎo)電部分，則需要接地保護。若采用IT系統(tǒng)作為高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電力供應(yīng)裝置，則必須使其供電穩(wěn)定性達到標準要求。

3.2低壓配電TT系統(tǒng)

采用TT系統(tǒng)進行高層建筑低壓配電系統(tǒng)供電設(shè)計，必須在供應(yīng)電源的中性點部位開展直接性的接地保護設(shè)計工作。而對于電氣設(shè)備的外漏導(dǎo)電部位和供應(yīng)電源中性點接地部位，應(yīng)配置對應(yīng)的保護裝置，以強化整體接地保護工作效果。在應(yīng)用低壓配電TT系統(tǒng)時，PESBN之間是不通電的。為提升整個電氣系統(tǒng)的應(yīng)用水平，必須保證PE線路始終處于不通電狀態(tài)。通常情況下，低壓配電TT系統(tǒng)多適用于電容量偏低且用電需求較低的地區(qū)。

3.3低壓配電TN系統(tǒng)

當前，多數(shù)高層建筑低壓配電系統(tǒng)多采用TN系統(tǒng)進行供電。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)全面控制各類電氣設(shè)備，注重設(shè)備外殼的有效連接。在確保電氣設(shè)備處于同一個保護線的基礎(chǔ)上，有效連接配電系統(tǒng)中的各個中性點，增強運行狀態(tài)穩(wěn)定性。需要格外注意的是，低壓配電TN供電系統(tǒng)中，存在著如下三種模式：TN-C模式、TN-S模式以及TN-C-S模式。設(shè)置這三類模式的主要作用是協(xié)調(diào)處理低壓配電系統(tǒng)中性線和保護線的合并關(guān)系。

與此同時，在高層建筑電網(wǎng)工程設(shè)計過程中，若電網(wǎng)線路中的銅導(dǎo)線截面積達到一定標準要求，則需要選擇合理的接線方式，以此最大限度的降低不良現(xiàn)象的發(fā)生概率，確保整個電網(wǎng)線路的穩(wěn)定運行。

4、加強高層建筑低壓配電系統(tǒng)安全性的具體策略

若想促進高層建筑低壓配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，相關(guān)人員必須從如下幾方面著手：優(yōu)化低壓配電IT系統(tǒng)接地保護裝置;優(yōu)化低壓配電TT系統(tǒng)接地保護裝置;優(yōu)化低壓配電TN系統(tǒng)接零保護裝置;針對接零系統(tǒng)，采取重復(fù)接地方式。

4.1優(yōu)化低壓配電IT系統(tǒng)接地保護裝置

保護接地是提高低壓配電系統(tǒng)安全性的重要手段。接地體充當電氣設(shè)備外殼與大地的連接媒介，若電氣設(shè)備出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，接地體可以快速將漏電電流傳輸至大地，進而降低電氣設(shè)備外殼電位與地電位的差值，保證整個低壓配電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

IT型低壓配電系統(tǒng)保護體系屬于三線三相制配電系統(tǒng)。依靠接地保護系統(tǒng)，可以將三相變壓器轉(zhuǎn)化為Y型結(jié)構(gòu)。在實際操作過程中，相關(guān)人員要設(shè)置對應(yīng)的接地保護裝置，以RE接地極將作為電氣設(shè)備與大地的連接媒介。一旦發(fā)生緊急漏電事故，由于輸出電流量較大，即便人體直接觸碰電氣設(shè)備外殼，也不會發(fā)生安全事故。

4.2優(yōu)化低壓配電TT系統(tǒng)接地保護裝置

TT型低壓配電系統(tǒng)接地保護體系以接地保護形式為主，這極大的降低了電氣設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象的概率，且將電壓值控制在安全范圍內(nèi)。但TT型低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)節(jié)仍存在諸多問題。為維持低壓配電系統(tǒng)的安全運行，相關(guān)人員應(yīng)安裝RCD漏電保護器。一旦電氣設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象，低壓配電系統(tǒng)的接地保護系統(tǒng)會自主檢測，并切斷供應(yīng)電源。RN的主要功能是控制中性點的連接，而中性點位置引出的線就是中性線。當前，高層建筑低壓配電系統(tǒng)以380/220V三相四線制為主，這能夠滿足動力負載與照明負載的供電需求。

4.3優(yōu)化低壓配電TN系統(tǒng)接零保護裝置

TN型低壓配電系統(tǒng)保護接零體系對變壓器中心點實行接地連接，通過保護線將電氣設(shè)備不帶電位置連接零線，達到接零保護的目的。在低壓配電系統(tǒng)運行過程中，若各相線間發(fā)生碰撞，短路電流流經(jīng)保護零線與金屬外殼時會構(gòu)成閉合回路，啟動繼電保護裝置，及時切斷電源，避免觸電現(xiàn)象的發(fā)生。

對此，相關(guān)人員需根據(jù)高層建筑的特點和使用需求，選擇對應(yīng)的中性點和保護線連接方式。低壓配電系統(tǒng)的TN-S運行模式起到隔離PE保護線和中心線的作用，具有極大的安全性。低壓配電系統(tǒng)的TN-C-S運行模式可以對進戶桿與用戶端進行隔離，并限制PE導(dǎo)線和N導(dǎo)線的合并，提高L導(dǎo)線和N導(dǎo)線的絕緣能力。再者，在干線末端安裝斷零保護裝置，可以進一步加強安全保護效果。

4.4針對接零系統(tǒng)采取重復(fù)接地方式

在高層建筑電氣設(shè)計中，相關(guān)人員可以采用重復(fù)接地方式，并對PE線、零線和大地實行金屬鏈接，加大低壓配電系統(tǒng)的保護程度。

首先，這種重復(fù)接地保護方式可以有效降低用電設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象的概率，實現(xiàn)RG、RN與零線的整合配置，形成完整的支路體系，降低漏電回路阻抗，以便漏電保護裝置快速啟動。同時，減小電氣設(shè)備外殼電壓，推動整個低壓配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

其次，重復(fù)接地方式可以有效降低零線斷線風險系數(shù)。當變壓器零線斷線后，斷線位置極易造成漏電線性，而用電設(shè)備外殼相電電壓與對地電壓相等。當人體接觸用電設(shè)備外殼后，低壓配電系統(tǒng)會快速產(chǎn)生大量斷路電流，降低斷線位置對地電壓，最大限度的減輕零線斷線的負面影響。

最后，重復(fù)接地方式可以有效解決零線不平衡電壓問題。若三相負載差距過大，零線電流會形成電壓降。采用重復(fù)接地處理方式，則可以大幅度減小接零設(shè)備外殼的電流，排除安全隱患。

結(jié)語：

綜上所述，本文圍繞高層建筑電氣設(shè)計中，低壓配電系統(tǒng)的安全性展開系統(tǒng)探究，以此優(yōu)化電氣工程設(shè)計，保證低壓配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，最終降低系統(tǒng)風險系數(shù)，保障公眾的生命安全。

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