高层建筑配电系统中用电安全设计技术措施

摘要：本章探讨了低压供电系统中出现漏电时的人身触电危险性及由漏电引起的火灾危险性的原因，为避免电气设计与施工过程中的错误，必须采取措施确定采用相应的防触电保护方式，再根据情况考虑配合使用漏电保护器，确保接线正确。
　　关键词：高层建筑；配电系统；安全设计措施
　　一、引言
　　高层建筑的电气设计首先是要考虑到人身的安全，探讨低压供电系统中出现漏电时的人身触电危险性及由漏电引起的火灾危险性的原因，并提出了相应的防范措施。在高层建筑电气设计中具有重要的意义。
　　二、低压三相供电系统中漏电的触电危险性及其防范
　　（一）低压三相供电系统中漏电原因分析
　　l.熔断器规格可能人为加大数倍或被铜丝代替，起不到过流保护作用；
　　2.电故障点可能发生在系统的足够远的末端，故障回路阻抗较大，漏电短路电流不足以令熔断器动作；
　　3.如果电气设备容量较大，熔体额定电流超过漏电电流时，熔断器也不会动作；
　　4.接地装置不符合要求，造成接地电阻较大，导致漏电短路电流较小也不会令熔断器动作；
　　5.当采用过电流自动保护开关时，开关失灵，或脱扣电流设置过大，自动保护开关不动作；
　　6.保护接零(接地)线的接线端子连接不实，造成接触电阻过大，限制了故障电流，导致熔断器不动作。
　　（二）触电事故的防范
　　1.应用漏电保护器。保护接地对接地电阻值要求较高，在土壤电阻率p值较大的地区很难实现，而接零保护系统中存在着保护零线断线后不能保证安全的缺陷，重复接地也只能起到平衡电位、减轻故障程度的作用。为提高安全程度，就要配合使用漏电保护器。
　　漏电保护是从泄漏电流，人体触电等非金属性单相接地等故障考虑，用来保护人身及设备安全的一种保护方式，在实际使用中，由于电流动作型的检测特性好即可作全系统的总保护也可作为各干线，支线的分级保护，因此，电流型的漏电保护器是应用较普遍的一种。由于漏电保护采用的是“差动”保护，当配电线路中发生相一地故障或绝缘破坏时，漏电保护能否可靠动作，主要取决于故障电流或漏电电流的路径因此漏电保护与接地系统的形式有很大的关系。
　　2.实施等电位联结。等电位联结是指将保护接零总线与建筑物的总水管、总煤气管、暖通管等金属管道或装置用导线联结的措施，以达到均衡建筑物内电位的目的，降低接触电压，防止因TN系统相线接地及其它原因所引起故障电压的电击，防止因TN系统PEN线断线而形成危险电压的电击，图1所示。
　　
　　图1中性点接地的系统中PEN线断线的危险
　　等电位联结对防止或减轻接触电压是一种很有效的措施。但不能认为设置了总等电位联结就能防止单相接地故障的电击危害，装置自动切断故障电源的保护装置仍为主要保护措施。对此IEC规定，在采用自切断电源的防间接接触保护措施中应作总等电位联结。英国IEE则将总等电位联结与自动切断电源合为一条措施，即如果不设置总等电位联结，几自动切断电源这一保护措施不能单独成立，除非补充其它安全措施。
　　三、高层建筑低压配电系统漏电的火灾分析与防范
　　多年来，我国对电气火灾的防范工作大多只限于一般性的防火检查，这与许多发达国家存在着较明显的差异。发达国家更侧重依靠完善电气系统的设计、安装和管理来消除电气起火的隐患，从根本上杜绝电气起火事故的发生。正是由于侧重点的差异，才造成今日我国电气火灾此起彼伏，防不胜防的严峻局面。近年来，由漏电引起的火灾不断发生，而且这种火灾比起短路等引起的火灾更具隐蔽性，通常是悄悄地发生，失火后也难以找出真正的原因来加以防范，因此，危害性也就更大。充分了解漏电的火灾危险性，加强对漏电的技术防范措施应是当前电气防火工作的重要任务之一。
　　（一）漏电引起火灾的原因。
　　1.接地电弧性短路是最危险且多发的电气火灾隐患。
　　2.漏电电流引起火灾漏电故障点通常情况下接触会不实，似接非接，导致接触电阻较大，使过流保护装置难以动作，同时会在故障点处产生电弧，足以引燃所有可燃物。
　　3.保护零线或保护地线的接线端子处连接不实，引起火灾。
　　4.漏电电流引起火灾漏电持续发生后，由于电流不能流散，而寻找阻抗小的另一回路通地，会沿保护接零线(接地线)传导使所有与之相连的电气装置的金属外壳带有对地电压，这时就可能向邻近低电位的水暖管、煤气管等金属构件飞弧成为起火源，同样能引燃周围可燃物。
　　（二）造成漏电的因素
　　1.低压配电系统的安装质量问题，如潮湿或有酸碱腐蚀性的环境中，电线明敷，设备未做保护直接安装；布线时，刀、钳、锤等损伤绝缘层；导线接头连接质量和绝缘包扎质量不符合要求等等不规范现象。
　　2.电气线路或设备疏于检查，因过负荷或使用年限较长等原因绝缘劣化；
　　3.选用假冒、伪劣的电气产品；
　　4.外界因素，多见为水份浸入、挤压、鼠咬等。
　　（三）漏电火灾的防范措施
　　1.装设漏电保护器。现行的低压配电系统中设置的保护接零和过流保护装置等措施不能完全有效地防止漏电火灾的发生，如图2所示。RCD是最有效的接地故障保护电器。当发生电弧性接地故障起火时，RCD则能立即动作切断电源。因此，预防火灾的接地故障保护设置部位应：首先，预防火灾的漏电电流动作保护器应设置在其保护范围内正常时漏电电流小于或等于150mA的部位。其次，高层建筑中，低压配电系统多为三级配电，预防火灾的漏电保护器应设在二级配电的配电箱的总开关处。第三，对于高层住宅建筑应在每栋住宅的电源进线总开关处设置预防火的漏电保护器。
　　
　　图2漏电保护器应用于TT系统中
　　2.RCD动作电流的选择
　　（1）对于分支线及线路末端用电设备选择RCD，取I△n=30mA；t≤0.1s；
　　（2）对于支线选择RCD，取I△n=100mA；t≤0.3s；
　　（3）干线选择ReD，取I△n=500mA；t≤1s；
　　3.保护接零及保护接地线的截面积选择必须经过计算确定，并用碰壳短路实验进行电流校核。其接线端子必须可靠连接，不允许有松动，并经常检查其连接质量。
　　4.接地电阻值应符合设计要求。电气设备的保护接地电阻值不应超过4Q，如用电设备的容量较大，熔体熔断电流也较大时，应增加接地线截面或并联接地体以充分减小接地电阻值，增大漏电短路电流，有利于保护装置动作。
　　5.实施等电位联结。漏电保护器对于单相220V线路只提供间接接触保护，同时还存在因机件磨损、接触不良、质量不稳定、寿命较短等因素而导致动作失灵的种种隐患，不能单独成为一种可靠的保护措施，因此尚应实施等电位联结，才能有效地消除漏电的电气线路或设备与低电位的金属构件之间电弧、电火花的产生，即消除漏电电压引起火灾的可能。等电位联结是指将保护接零总线与建筑物的总水管、总煤气管、暖通管等金属管道或装置用导线联结的措施，以达到均衡建筑物内电位的目的，尤其是对于易燃易爆场所更有其不可替代的作用。
　　四、结语
　　高层建筑电气设计包括的范围很广，本文主要就其中的供电系统的安全保护问题进行了探讨，详细分析了低压供电系统中出现漏电时的人身触电危险性及由漏电引起的火灾危险性的原因，指出了一些错误认识，提出了相应的防范措施。
　　参考文献：
　　[1]彭伟平.高层建筑的电气接地措施[J].建筑技术与应用，2009.6
　　[2]胡忠魁，赵楠.高层建筑末端配电线路的保护[J].建筑电气，2009.6
　　[3]金建中.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨[J].中外建筑，2008.2