（山东景城建筑规划设计有限公司 山东潍坊 261000）
摘要：当前我国建筑普便存在的特点就是楼层高、用电量大，与传统的建筑相对比，新型建筑的电压负荷是要高于传统建筑的。在建筑中含有电器种类较为繁多，这为建筑留下了极大的安全隐患。基于此种状况下，可靠的配电系统显得至关重要，通过对配电系统进行合理设计才会保障建筑中的电力设备顺利运作。因此，提高建筑电气设计低压配电系统的可靠性是形势所趋，也是必然发展。
关键词：建筑工程；电气设计；低压供配电系统；可靠性
一、影响低压供配电系统可靠性的因素
1.1过载与短路
过载是指设备运行负荷过大，电流超出设备的额定能力；短路是电路中电流流动的路径越过局部或全部负荷。为保证建筑电气设计整体质量，促进低压供配电系统安全运行，应装设过载保护与短路保护设备。当配电系统运行过程中出现故障时，断路器与保护装置能在短时间内作出应答，断离故障电路，进而维护其他供电线路和设备设施运行的安全性。当用电设施数目较大时，负荷量增加会造成载流元件过载，过载电流是缓慢增加的，较短时间内不会对设备形成损伤。而短路会造成电流瞬间增加，短路电流可能是额定电流的几十倍到几百倍，大的短路电流会瞬间使设备烧损，因此应迅速切断电源，防止出现事故或事故扩大。
1.2接地质量
在建筑电气设计中，低压供配电系统接地方式繁杂，接地管理混乱等现象较为常见，部分施工单位不重视接地处理工作，没有严格依照规范进行接地，就会增加电气系统接地出现问题的风险，间接影响低压供配电系统运行的安全性。
1.3保护装置
有调查分析显示，很多高层建筑的低压供配电系统均存在安全保护装置的安装设置问题，以致无法在短时间内监控供配电系统的漏电情况，增加触电事故及发生火灾事故的风险，造成不必要的经济损失。
1.4漏电保护
漏电保护可以被视为一种维护低压供配电系统安全运行的一种措施，能够防控接地事故。若设备金属外壳触及电流，漏电保护装置便会立即动作跳闸，切断电源，维护个体的生命财产安全。但是目前在设计低压供配电系统过程中，在选择与应用漏电保护装置方面，存在以下问题：（1）漏电保护器处于异常运行状态，不能发挥保护作用；（2）漏电保护器处于正常运行状态，但因设置的位置、漏电跳闸电流选择的不合理，导致起不到保护作用。这会削弱漏电保护装置的保护效能，降低低压供配电系统运行过程的安全性。
二、提高建筑电气设计低压供配电系统可靠性的方案
本部分以某高层建筑为例，对建筑低压供配电系统进行了优化设计。并采用模拟法，对系统的可靠性进行了评估：
2.1 工程概况
本工程为高层商用建筑工程，建筑共包括20层，地下2层均为停车场，地上1～5层为商铺，6层为饮食场所，6层以上为办公楼。与普通建筑相比，该类型建筑的电气系统设计难度较大。负荷密度是影响建筑电气设计方案的主要指标，经测量发现，本工程商场部分，负荷密度为100W/m2，车库负荷密度为15W/m2，写字楼负荷密度为60W/m2。考虑到建筑的功能较为复杂，本工程决定对低压供配电系统进行优化设计，以使供配电的可靠性得以提升，提高业主的用电质量。
2.2 设计方案
（1）线路设计。低压开关柜为建筑低压供配电系统的主要组成部分，电缆如何在开关柜内进出，是线路设计人员需考虑的主要问题。常用的线路进出方案，以“电缆夹层方案”“电缆沟方案”为主。本工程供配电装置，需设置在主楼的中间层。采用“电缆沟方案”布置线路，与工程环境不符。因此，工程考虑将“电缆夹层方案”应用到设计过程中，使电缆能够辐射至不同区域，提高线路布置水平。如工程的低压开关柜设置在底层，则可采用“电缆沟方案”对线路进行设计。
可在取消地下填土层的基础上，在距离地下底层1.8m的区域，浇筑混凝土板。使楼板能够形成夹层，用于进行线路布置操作。采用上述方法设计，不仅便于维护，且可有效提高电缆的安全性，提高低压供配电系统的可靠性。本工程在主楼设置有专用的强电井与弱电井，竖向干线敷设于电井中，强弱电电缆分开敷设，让强电电缆不会干扰到弱电电缆中的弱电信号，提高线路传送的可靠性。电井设计预留足够的空间，让电缆有足够的空间散热，提高电缆在环境中的载流量。大型、重要的用电设备，采用低压配电柜直接供电原则，避免中间配接其他负荷；小型用电设备数量繁多，应严格控制每条供电回路配接的数量，保护电器分级设置，配电上下级应具有选择性，快速切断故障回路，避免造成“牵一发而动全身”的后果，提高供配电的可靠性。
（2）接地设计。将TN-C系统、TT系统及IT系统应用到建筑低压供配电系统的接地设计中，可有效提高接地水平，提高系统运行的稳定性与可靠性。以TT系统为例，当采用该系统设计接地时，电气设备均应采用各自的接地极接地，与PE线无连接。采用该方式接地，可有效避免故障电压自PE线进入户内，提高建筑业主用电的可靠性与安全性。基于IT系统的接地方式，接地方案较多。设计人员可采用直接接地的方式，使低压配电设备的金属外壳接地，供电电源中性点则不接地。除此之外，还可使供电电源的中性点，采用电阻接地的方式接地。实践经验显示，如采用该方法接地，电阻应控制在1000Ω左右。此时，低压配电设备的金属外壳，同样可采用该方案接地，以提高低压配电系统的可靠性。本工程采用TN-S系统，强弱电共用接地，接地阻值不大于1Ω。
（3）变压器设计。本工程中，建筑的高度较大。为确保高层用户能够正常用电，在何位置设置低压供配电所较为重要。以800kV·A变压器为例，当变压器本身的重量，达到2.5t乃至以上时，应采用电梯垂直运输的方式，将变压器布置在相应楼层。目前，工程常用的变压器运输方案，包括电梯运输及现场组装两种。采用电梯运输的方式布置变压器，对电梯性能的要求较高。因此，本工程决定采用现场组装的途径，将变压器安装在相应楼层。为提高供配电的可靠性，对变压器的负荷率及供电半径进行计算较为关键。通常情况下，当变压器负荷率为80%时，供电半径一般可达200m。如供电半径在200m以上，或供电容量＞500kW，则需另外采取措施对变压器进行合理布置。本工程在首层设置变电所，方便变压器运输。采用低压母线分段，两台变压器之间互相联络，提高供电的可靠性。并且保证从变电所到顶层电井中配电箱供电半径不大于200m。
2.3 可靠性评价
为判断设计方案是否合理，本工程在设计后，通过调试的途径，对低压供配电系统的安全性进行了调试。与解析法及人工智能法相比，采用模拟法对低压供配电系统的可靠性进行评估，可行性更强。因此本工程决定将模拟法，应用到可靠性评估过程中。本工程在全楼满负荷运行之后，在48h内每隔1h抽取低压柜中各智能电表参数，利用模拟法建造模型进行评估。评估结果提示，采用上述方案布置，所有低压供配电设备，均能够正常运行。运行48h后，设备未见任何故障发生。建筑低压供配电系统使用1年内，系统未见任何安全问题发生。表明本工程所应用的设计方案有效提高了低压供配电系统的可靠性。
三、结语
在现代建筑发展进程中，加强低压供配电系统设计的可靠性与安全性的研究，认真实施相关完善措施，对现代建筑的可持续发展具有促进作用。目前，建筑内部电气设备朝着多样化方向发展，在具体施工中具有高度复杂性，因此在设计实践中应优化低压供配电运转环境，优化相关电气设备类型的选择，保证电力系统运行的可靠性，满足人们日常生活需求，为国民经济发展贡献力量。
参考文献：
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[4]刘国芳.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，2018，44（32）：125-127.
作者简介：
张福亮（1988.2.22—），男；山东省潍坊市人；汉族；本科；职称：工程师；职务：建筑电气设计工程师；研究方向：建筑电气设计中低压供配电系统的可靠性；单位：山东景城建筑规划设计有限公司。