現如今城市建設腳步進一步加快,高層及超高層建築如雨後春筍般陸續湧現出來,和普通建築相比較,高層及超高層建築供電負荷更大,加上建築物內的電氣設備數目與類型繁多,增加了電氣安全隱患。

在這樣的工況下,低壓供配電系統可靠運行的意義隨之凸顯出來,對建築物電力系統的安全運行具有維護作用。因此,在建築電氣設計過程中,相關人員應對低壓供配電系統予以一定重視,進而保證建築電氣設計質量。

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一、低壓供配電系統在建築電氣設計中起什麼作用

在現代建築工程設計與建設過程中,低壓供配電系統發揮著重要作用,與有關的用電設備設施運行效率密切相關,同時也影響現代群體的生活質量。最近幾年中,人們對電力系統提出了較高的需求與標準。

對於低壓供配電系統而言,其作用是將電力由發電廠輸送至變電站,繼而在供配電設備與有關先進技術的協助下,將電力資源傳輸至所需之處。

由此可見,低壓供配電系統與人們的生產生活密切相關。

因此,加強低壓供配電系統的優化設計,不僅能提升產品質量及使用壽命,還能降低電氣系統施工作業量,壓縮建築工程造價成本,推動建築行業智能化發展進程,滿足現代群體的生活與工作需求。

二、影響低壓供配電系統可靠性的因素

2.1 過載與短路

過載是電流超出設備的額定能力;短路是電路中電流流動的路徑越過局部或全部負荷。為保證建築電氣設計整體質量,促進低壓供配電系統安全運行,應裝設過載保護與短路保護設備。當配電系統運行過程中出現故障時,斷路器與保護裝置能在短時間內作出應答,斷離故障電路,進而維護供電線路和設備設施運行的安全性。

當用電設施數目較大時,因為負荷量增加會造成載流元件過載,過載電流是緩慢增加的,較短時間內不會對設備形成損傷。而斷路會造成電流瞬間增加,短路電流可能是額定電流的幾十倍到幾百倍,大的短路會瞬間使設備燒損,因此應迅速切斷電源,防止出現事故或事故擴大。

2.2 接地質量

在建築電氣設計過程中,低壓供配電系統接地方式繁雜,接地管理混亂等現象較為常見,外加部分施工單位不重視接地處理工作,沒有嚴格依照有關規範進行接地操作,就會增加電氣系統接地出現問題的風險,間接影響低壓供配電系統運行的安全性。

2.3 保護裝置

有調查分析顯示,很多高層建築的低壓供配電系統均存在安全保護裝置的安裝設置問題,以致無法在短時間內監控供配電系統的漏電情況,增加觸電事故及發生火災事故的風險,造成不必要的經濟損失。

2.4 漏電保護

漏電保護可以被視為一種維護低壓供配電系統安全運行的一種措施,能夠防控接地事故。若機體觸及電流,漏電保護裝置便會立即動作跳閘,切斷電源,維護個體的生命財產安全。但是目前在設計低壓供配電系統過程中,在選擇與應用漏電保護裝置方面,存在以下問題:

(1)漏電保護器處於異常運行狀態,不能發揮保護作用;

(2)保護器處於正常運行狀態,起不到保護作用。這會削弱漏電保護裝置的保護效能,降低低壓供配電系統運行過程的安全性[3]。

三、供配電系統的運行可靠性分析

3.1 照明供電系統

在建築電氣設計過程中,照明系統佔據重要地位。為保證照明系統安裝的合理性,在設計環節中一定要認真遵照節能減排、成本低廉及使用範圍廣等原則,和國家相關部門全力倡導的節能環保要求相匹配,制定綠色施工技術方案,將智能化技術融合其中,在不超出電氣工程預算的基礎上,全力保證建築照明系統的可持續性發展。

在設計實踐中,應結合光照的明暗度,有針對性地選用相應功率的照明設備,尤其是在公共場所中要合理安裝智能化照明裝置,以聲控、光控和震動等較為常見,真正實現設計合理。

針對為普通照明與應急照明供電的配電系統時,應分開布設,保證相互間的獨立性。照明供電系統結構如圖1所示。

3.2 備用電源

為保證能將10 kV市政電源順利輸送至高低壓配電室內,針對10 kV配電系統而言,通常會採用單母線運行模式,但若能在對兩台容量相等的變壓器設計時,一方面能保證電力系統穩定運行,另一方面能實現同步供電的目標。

把其中一台變壓器設計成備用設備,若一條線路運行過程中出現故障,則另一條電路能夠提供電氣系統所需的所有負荷,保證電力系統正常運行,不影響用戶的正常生活與工作。

為保證低壓配電系統運行的可靠性,應持續完善備用電源,通常要落實如下幾點工作內容:

(1)若電源類型屬於單台機組時,應加強額定容量的控制,通常<1 500 kVA;

(2)大型商業中心運作中,安裝的發電機組應符合應急供電要求,若發生停電或電路故障時,需確保供電終端能在30 s內恢復無故障運行狀態,以減少經濟損失;

(3)當發電機組達到額定轉速後,需依照一定程序投入負荷,將低壓母線的起動壓降降至最低水平;

(4)若能夠排除電網故障,在恢復正常供電的環節中,需將備用電源拖延1 min,促進市電自行恢復進程,且保證發電機組休息3 min。

3.3 變壓器

在建築電氣設計過程中,變壓器佔據的地位不可忽視,應加強對變壓器類型的選擇,盡量選用節能型變壓器,並保證其參數與電氣工程節能要求相匹配。

因此,可以結合民用建築供電設備負荷與供電要求標準考慮變壓器的選型。大量實驗研究表明,電能消耗量和電壓之間存在反比關係,通常情況下,民用建築供電壓為10~220 kV。在具體設計中,可以將電壓設為重要參數,合理規劃電壓等級。

一般規定選用10 V以上的節能變壓器,且對材質提出較嚴格要求,最好是非晶合金材料,保證設備節能環保、性能優良、雜訊偏低。同時,在安裝建築變壓器過程中,要綜合建築用電需求、造價成本等多種因素,遵照適度原則設定變壓器數目。

由於變壓器是常年連續運轉,故而工作負載不能過大,且季節不同,用電量有所差異,這就要求加強對供電電壓的設計。


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