摘要：用电系统的安全性，在现代社会中受到广泛关注，尤其是低压配电系统，因牵涉到民众日常生活，其安全性的保障更显必要。基于此，本文以高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的不足作为切入点，给予简述，再以此为基础，论述其安全性的提升建议，给出加强智能保护设计、完善接地设计、实现安全性联动设计等内容，使现有问题得到应对，也为后续工作的持续完善提供更多参考。
关键词：高层建筑；电气设计；低压配电系统；接地设计
前言
低压配电系统由变电所、配电线路、变压器以及其他附属装置组成，一般直接服务于居民用电、商业用电和小规模的工业用电。在现代高层建筑中，低压配电系统多为独立工作，其安全性则受到多种因素影响，包括电气设计在内。因电压配电系统直接影响民众生活，如果出现安全问题，可能导致财产损失，甚至使民众生命安全受到威胁，在现有基础上分析其安全性的不足和建议十分必要。
1、高层建筑电气设计中低压配电系统安全性的不足
1.1接地部分设计不当
导致高层建筑出现电力系统问题的原因中，接地部分设计不当较为多见，该因素在老城区、降水较多的地区比较多见。低配配电系统工作中，会形成一个较为稳定的磁场，电磁环境的影响下，周边带电粒子会持续形成、富集，需要通过接地装置将其导入地下，以免出现安全问题。如果导入装置设计不合理，富集的带电粒子无法被导入地下，可能破坏电气设备，也可能导致人员触电，系统安全性无法得到保证[1]。
1.2缺乏应急保护设计
我国部分地区为保证高层建筑用电安全，采用环状供电系统，但也有部分老城区没有进行改造，导致应急保护设计上存在不足。如某些高层建筑电气设计理念滞后，低压配电系统采用单一线路，当因短路等因素导致电流过大时，系统缺乏应急处理的能力，可能引发电力火灾等重大安全问题。也有部分高层建筑应用旧式保险箱进行保护，保险箱内的保险丝性能较为落后，只在电流过大、将其熔断时，保险箱才能发挥作用，无法针对安全问题预先进行警报，安全性并不理想。
1.3缺少总体保护框架设计
在我国大部分高层建筑中，保护工作由建筑内的安全系统单独负责，这一方式一方面提升了安全系统工作的独立性，避免大面积用电问题的发生和蔓延；另一方面也造成了保护框架设计狭窄的问题。如电力系统出现故障，仅受到波及的用户能够发现问题，其他建筑、工作人员无法在第一时间发现安全隐患、安全危险，有可能导致风险蔓延和扩大，也降低了问题的处理效率[2]。
2、高层建筑电气设计中低压配电系统安全性提升建议
2.1加强智能保护设计
以上述问题为视角，提出加强智能保护设计的建议。该方案强调将高层建筑内可能出现安全隐患的因素纳入到统一的保护系统下，应用智能手段，提供安全问题警报服务和应急处理服务。以智能继电保护装置和报警装置为核心，以传感器和通信技术、单片机技术为支持，实时进行低压配电系统安全保护和设计方面的优化，系统的基本架构如图1所示。
图1 智能保护设计的基本架构
图中各类电气设备（存在安全隐患的设备）、工作装置通过机电保护装置予以连接，以传感器进行不同设备信息的实时收集，并以通信技术进行各类信息的传递。为保证保护效果，设立两套工作系统并行的模式，当其中一套系统失效后，另一套系统依然能够持续为高层建筑用电系统提供保护。当传感器收集到异常信息时，可通过通信设备传输给单片机，由单片机进行识别和处理，如果电流过大，接近危险值，系统发出警报；如果电流达到或者超过危险值，继电保护装置会提供应急保护，切断电源，保证用电安全。
2.2完善接地设计
为求应对接地设计的不足，要求各地在进行高层建筑电气设计时，重点结合当地工作需要和低压配电系统安全性需求，出具更具规范性的指导文件，以文件为基础进行接地设计和具体施工。如导电系统的设计，如果建筑内用电量大，且周围环境相对湿度较高，建议采用IT模式。该模式下，当用电设备出现电流方面的异常时，可直接进行导电中断，实现风险的规避和安全防护。如果高层建筑存在明显的用电高峰期，可采用TN模式。该模式对大电流的感知和处理能力更为突出，当用电设备采用金属装置进行保护时，电流可能快速通过金属，造成破坏，以TN模式提供保护，可将部分电流进行分散，导入地下。结合（2.1）智能保护设计，对于过大的电流发出警报，人员也可以及时赶来进行安全风险的分析和隐患排查、处理，从而提升低压配电系统的安全性。此外，在确定了接地设计方式后，还要求做好基础性工作，如保证接地部分埋深不得低于40cm，强调设计的一体化、做好防雷工作等等，总体保证高层建筑电气设计效果和安全。
2.3实现安全性联动设计
安全性联动设计，是智能技术的一种体现，要求采用降维训练技术，通过大范围精细化机器训练的方法，将安全保护装置、部门和人员连接为一个整体，使各项工作能够纳入到统一的体系下逐步开展。降维训练主要用于智能化设备，要求在低压配电系统中，针对工作需要进行智能化监控设备的分布。如监控对象为变压器，在进行降维训练时，可选取变压器的温度、电流作为两个基本维度，收集2000个以上的变压器工作样本，应用K近邻算法，将样本投入到算法的单一维度定义域内，完成一轮训练，再将样本投入到另一个维度的定义域内，完成第二轮训练。将训练结果输入到单片机中，嵌入智能化监控设备中。在实际工作中，通过传感器了解变压器的实时工作状态，利用经过训练的单片机进行辨别，无论任何维度（温度、电流等）出现问题，超过单片机样本中的最大、最小值，都被判定为工作异常。该信息被快速发送给管理部门和人员，使问题得到及时有效的处理，有效避免安全事故。
总结
综上，现代高层建筑电气设计较为复杂，从安全的角度来看存在各类不足，包括接地部分设计不当、缺乏应急保护设计、缺少总体保护框架设计等，对建筑低压配电系统的工作质量和安全带来威胁。为求予以应对，可在后续工作中加强智能保护设计、完善接地设计，并利用现代技术实现安全性联动设计，以实际问题的应对作为着眼点，同步优化高层建筑用电环境，提升低压配电系统安全性。
参考文献
[1]徐国华.现代高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析[J].住宅与房地产,2018(19):131.
[2]张奕.关于高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(10):1.
论文作者:麦永亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：系统论文; 安全性论文; 高层建筑论文; 工作论文; 电流论文; 低压配电论文; 电气设计论文; 《基层建设》2019年第1期论文;