高层建筑电气设计中低压配电系统安全性研究

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

聂小孟

山东亨瑞建筑设计有限公司

摘要

高层建筑与普通高度楼房的电气设备设计相比,存在明显的差异,常用的电气设计方式已经无法满足高层建筑的低压配电系统要求。高层建筑电气设计要求日益提高。基于高层建筑的形式,无论是供电的稳定性还是供电的安全性,都是高层建筑电气设计比较关注的问题。同时,结合高层建筑电气设计情况,合理对低压配电系统进行设计,确保安全性,也是尤为必要的。


关键词

高层建筑;电气设计;低压配电系统;安全性

正文

1低压配电系统内涵

供电系统的组成部分较多,其中比较重要的是低压配电系统。低压配电系统主要由以下4个部分组成。1)配电变电所。2)配电变压器。3)高、低压配电线路,其中,高压主要是指其电压超过1kV,低压主要是指其电压不超过1kV4)控制保护设备在电能分配过程中,若运行严重超过负荷,实际运行中的低压配电系统会自动将电源线路切断,进入自我电动机保护状态。受多种因素的影响,低压配电系统运行中可能会引发火灾,影响因素包括电气线路老化、电气设备老化、安装技术欠缺等。就现阶段我国电气设计发展现状来看,多以装配漏电保护器、电位连接等手段解决上述问题。重视电气设计相关工作,对电气设计工作进行严格审核,可以有效保证低压配电系统的安全、稳定运行。

2高层建筑中常见的低压配电系统类型

2.1TT型低压配电系统

在以往高层建筑电气设计中,TT型低压配电系统一直是最为关键的组成部分,由于该系统中PE线路和中性线路设计一般不通电,所以其电器外壳的对地电压也比较小,不会对人体造成任何伤害。但该系统在长期运行使用过程中,却很容易受到外界因素的影响从而经常出现运行故障,因此,其在建筑电气设计中的应用范围十分狭窄,且随着科学技术的不断发展,逐渐被TN型系统所取代。

2.2IT型低压配电系统

通常该类型低压配电系统在运行过程中一旦发生故障,其会立即自主切断外部导电部分,与此同时,还会向相关维护人员发出预警信息,以便第一时间采取措施进行维修和排查。但由于该配电系统所承担的电量有限,所以若高层建筑用电量超过系统最大额定负荷值时,就会出现供电不足的现象。

2.3低压配电TN系统

结合实际情况来看,一般用于中低压配电系统供电,这种供电系统设计阶段,必须把电气设备外壳接入相同保护线,设定保护模式。再者,配电系统中性点间同样应当相连。经归纳整理可知,TN系统供电大致包含TN-CTN-STN-C-S模式。不同模式选择阶段,必须按照低压配电系统内中性线、保护线合并关系完成。电网设计阶段,如果线路铜导线截面面积处于相应水平,必须按照具体规范选择切实可行接线方式,防止总体线路受到负面影响。实践阶段,这些模式均有自身独特优点,故而适用范围存在差异。其中,TN-C系统属于三相四线系统,实现难度较低。TN-S系统更适合一些信息处理与精密电子仪器、威胁较大易爆场合。TN-C-S系统更适合旷工公司供电系统。

3低压配电系统设计原则

在高层建筑电气设计中,低压配电系统的设计要坚持遵循2项原则。1)优化性原则该原则主要是明确配电系统在高层建筑物中的重要性。同时,也要考虑以下3个问题:(1)低压配电系统资金投入的合理性合理使用资金,确保最大程度地发挥资金的效益;(2)建筑物问题自身优势要明确高层建筑物在低压配电系统设计中具备的优势;(3)节能意识高层建筑低压配电系统的设计要提高节能、环保意识,在此基础上,要考虑低压配电系统方案对高层建筑电气设计的适用性。2)高效性原则重视低压配电系统设计的3个内容:(1)尽可能实现用电负荷的均衡性设计低压配电系统时,要明确用电负荷,根据用电负荷需求合理设置配电系统;(2)降低维修费用与维修团队进行合作,定期检查、维修低压配电系统,尽可能地降低配电系统的维修费用;(3)提高能源的利用率最大限度发挥能源的作用。就电能来说,无论是直接损耗还是间接损耗,损耗量都偏大,因此,高层建筑电气设计中的低压配电系统设计应坚持高效性的原则,在确保配电高效、安全的同时,满足高层建筑电气设备的用电需求。

4低压配电系统的安全性分析

4.1供电线路安全性分析

供电线路设计阶段,必须全面掌握建筑相关信息,譬如所选材质、外界环境、电气设备等,防止发生线路腐蚀等问题。民用高层建筑方面,消防用电设备必须拥有专门电气线路,同时拥有自动切换装置。电路设置过程中,选材与线路布置都要满足国家规定,禁止随意更改,地下车库照明灯配电设备必须采用安全、稳定方案,并设置专门配电间,如此一来,即便配电箱出现火灾事故,其他区域配电箱也能正常使用。

4.2配电方案安全性分析

通常而言,高层建筑变压器往往不止2台,还会配置1台柴油发电机组以满足相应启动条件,如果各条进电线路均断电,那么10s内可以启动运行,这种情况下,才可以发挥备用电源价值。另外,为避免消防用电受到影响,一旦发生火灾事故,必须优先得到保证,断开其他非消防用电,故而电气设计阶段,必须全面讨论配电方案是否安全,才能保障低压配电系统安全运行,意义非常重大。

5提高高层建筑低压配电系统安全性的对策

5.1合理设置自动切断电源的装置

在高层建筑进行低压配电系统设计中,依据实际情况安装电源自动切断设备是极为必要的。为提高高层建筑居民的用电安全水平,在居民人身及财产受到伤害的情况下,通常以自动切断故障电源设备的方式来降低居民遭受的伤害。设计低压配电系统时,设计人员通常依据建筑特点、设备应用需求进行合理规划。为避免建筑电路对设计产生影响,一般以多种点位连接的方式丰富接地不保护形式。TN系统、TT系统是现代高层建筑施工中常见的2种接地系统。其中,TN系统是在电气设备发生短路现象或电流过大时起保护作用。保护的方式是以电流保护器作为主体,对短路、超负荷装置进行保护。TT系统多用于解决因外在因素产生的导电问题,如电气设备的金属外壳与接地保护系统直接作用发生危险时,TT系统能够及时将电源切断。

5.2做好接地安全保护工作

由于高层建筑中涉及的人员和电气设备数量较多,所以一旦出现火灾事故,后果十分严重。因此,为提升高层建筑的居住安全,降低火灾事故的发生概率,就要在实施高层建筑电气工程设计时,将安全性放在第一位,不仅在供电线路中设置相应的保护装置,而且还要结合不同类型的低压配电系统做好电气设备接地安全保护工作,具体可以从以下3个方面入手。(1)TT系统接地保护。在对该配电系统进行接地保护时,相关工作人员可采用RP接地方法,这样才能提升系统的运行安全,使其更好地保护建筑电气设备。(2)IT系统接地保护。在对该配电系统进行接地保护时,相关工作人员应将该系统接地故障安装在外部导电部位上,这样才能确保电气系统的安全稳定运行。与此同时,还要对该系统电源端口的带电部分经过高电阻、电抗或者阻抗进行接地保护,这样即便线路出现故障,其也可在第一时间切断线路,保障配电系统的正常运行。(3)TN系统接地保护。在对该配电系统进行接地保护时,为降低漏电风险的产生,相关工作人员不仅要在低压配电系统中加装漏电保护器,而且还要制订科学合理的线路保护设计方案,这样才能避免系统故障时导致线路出现闭合情况。

5.3合理选择漏电断路器

随着电力系统日益成熟,实际运行阶段,因为电气设备作用不断增强,承载电力负荷逐渐增加。所以系统安全性与稳定性有了更高标准。对于系统整体而言,漏电断路器的存在有着必要性,通过合理设置能进一步预防火灾事故,搭配接地保护情况下,将尽可能增强低压配电系统安全性与稳定性。再者,如何正确选用同样意义重大,必须充分掌握其漏电电流规范标准,借此选定型号种类,才能给电力系统稳定运行提供更大保障。

5.4提高主接线安全的控制水平

根据高层建筑电气设计的需求,低压配电系统主接线需要分出多个分支。在电力系统出现故障的情况下,低压配电系统会对电气设备的整体应用效率产生影响。所以,一般会选择集成取电的方式,实现对低压配电系统的安全性设计,从根本上控制工程的投资。低压配电系统设计,设计人员一般会选择交流放射式的树干形式,交流电伏为380V/220V。此种放射式的设计方式可以充分实现对系统主线安全的保护。设计配电系统时,若供电方式为集中性,就可采用上述形式的供电模式。而若负荷量一般,选择的供电模式就要在集中性供电的基础上,与树干供电的模式相结合。从整体上来说,设计高层建筑的配电系统时,要结合高层建筑的用电需求实际情况进行合理选择。以某市某高层建筑为例,该高层建筑在施工时重视对主接线安全的控制水平。改进前一年发生过6次左右安全事故,而改进后一年仅发生过3次安全事故。可以看出,重视主接线安全,在降低安全事故发生率方面可起到重要的作用。

6结论

从高层建筑电气设计方面来看,合理选用接地保护系统意义非常重大,可进一步增强低压配电系统安全性。具体设计过程中,必须充分关注电网线路施工作业、用电循环电气设备选型问题。面向低压配电系统完成设计,特别应当改进漏电保护器配置,科学设计接零和接地保护,不断增强供电系统安全性。通过低压配电系统稳定运行与长期有效发展,为人身及财产安全提供更大保障,由此可见,本课题提出有着明显必要性。随着时间不断推移,社会发展不断加快,高层建筑越来越多,高度也会越来越高,而电气设计作为整个建筑工程中不可忽视的环节与工作,占据十分重要的地位,无论出现哪方面问题,都将给建筑整体造成负面影响乃至严重后果,故而本课题必将引起更多关注与重视。然而受时间、个人能力等因素限制,本次研究并不完善,还有许多问题没有得到妥善处理,必须引起重视。低压配电系统作为高层建筑电气设计关键一环,也是本文研究的重点内容,一旦设计不合理,很容易引起一系列重大安全问题,酿成无法挽回的损失。

参考文献:

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[4]赵贝荣.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性研究[J].山西建筑,2020,44(15):111-112.

 


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