大型公共建筑电气安全管控要点.pdf

工程设计与应用罗思亭（），女，工程师，从事电气安全 相 关 检 验 评 估 技术、风险管控研究及标准化工作。基金项目：上海市 年度“科技创新行动计划”优秀学术 技术带头人计划项目（）大型公共建筑电气安全管控要点罗 思 亭 上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海 摘要：为了深入、系统地研究建筑电气安全问题，全面提升电气安全水平，通过近年来对上海市多处大型公共建筑电气系统检验评估实践，了解电气安全水平现状，进行电气隐患溯源分析，研究影响电气安全的因素及其造成的危害。由此提出建筑电气安全管控要点，关注隐患排查治理、电气工况监测以及新能源设施管理，为大型公建的电气专业化、精细化管理提供思路。关键词：检验评估；公共建筑；电气安全；电气管理中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：引言大型公共建筑具有建筑体量大、功能结构全等特点，在如今的城市生活中发挥着重要作用。建筑功能得以充分发挥离不开安全可靠的供配电系统支撑，电气安全的重要性毋庸置疑，尤其对于商业综合体、医院、学校、展览馆等人员密集场所，一旦发生电气火灾，易造成严重的人身财产损失。年国务院安全生产委员会下发 国务院安全生产委员会关于开展电气火灾综合治理工作的通知，要求各行业开展电气整治，国家应急管理部消防救援局又陆续发布了 大型商业综合体消防安全管理规则（试行）高层民用建筑消防安全管理规定 等文件，要求加强电气防火管理，建筑电气安全得到了更多的关注和重视。电气安全管理本身就是一项专业性、系统性的工作，加之大型公共建筑在其供配电要求及用电需求上又呈现出用电量集中、用电负荷种类繁多、低压配电系统电能质量潜在问题突出等新型特征，增加了电气系统复杂性，更是加大了管理难度。本文通过对上海市多家综合体、酒店、办公楼、医院、学校等大型公共建筑的电气系统检验评估实践，总结分析常见的建筑电气隐患，并对隐患问题进行追根溯源，探讨电气安全管控重点。建筑电气系统概况 电气系统大型公共建筑电气系统通常包含高压配电系统及电气装置（高压变配电站）、低压配电系统及电气装置（设备房及楼层配电房）、自备电源装置等。建筑电气系统如表 所示。与此同时，越来越多的公共建筑还配备有新能源设施，包括建筑光伏系统、储能装置、电动车或电动自行车充电设施等。现状及问题大型公共建筑建设项目普遍具有规模浩大、业态复杂、穿插作业多等特征，随着国家“双碳”目标政策的提出和新一轮电气化变革，也给电气系统的运营管理提出更高要求。尤其在建筑工程施工设计图纸存在缺陷或建设周期过短而赶工程设计与应用表 建筑电气系统类别包含对象供配电系统高压配电系统及电气装置变压器、高压配电柜、高压开关设备、电流互感器、电压互感器、避雷器、高压母线等低压配电系统及电气装置低压成套柜、配电箱、断路器、低压隔离开关、低压母线等自备电源装置柴油发电机、不间断电源装置（）、应急电源装置（）等配电线路电缆井、电缆槽、电缆桥架、电缆、电气线路等防雷接地及等电位联结建筑防雷接地系统接闪器、引下线、电涌保护器、接地装置等建筑物等电位联结等电位联结端子板、等电位联结带等用电设备照明、电热等通用设备灯具、显示屏、空调、电炉、电烘箱等动力设备电动机、电梯、水泵风机等其他设备各类专用设备，如医院医疗设备等进度的情况下 ，电气工程的设计、施工、隐蔽工程等质量问题容易被忽视。如果前期电气工程建造没有打下扎实良好的基础，对建筑后期竣工验收及运营管理将造成不利影响。对于老旧建筑而言，电气系统通常是年代久远又经历过多次升级改造的，日常管理困难。首先，建筑供配电设备设施的使用时间较长，更容易出现绝缘老化、破损、异常发热、接地故障等情况。其次，随着多次改扩建工程的实施，存在电气线路设计负荷与实际使用负荷不匹配、电气线路图纸缺失或无法及时更新等问题。随着配电设备设施的老化、新老线路的变更等，原有的设计资料或操作规范、管理制度等文件可能早已不能满足实际运营要求，给日常管理造成不便。建筑电气安全隐患 常见电气隐患根据国家管理文件通知要求，为有效降低电气故障发生率、避免电气火灾情况的发生，上海市各行业主管部门也陆续开展了电气检查活动，对象涵盖大型商业综合体、办公楼宇、酒店、展览馆、医院、学校、宗教场所等多种类公共建筑。结合现场实际情况及电气安全检验评估结果分析，目前最常见的电气安全隐患主要体现在安装不规范、日常运营管理不到位等方面。建筑电气安全隐患如表 所示。表 建筑电气安全隐患隐患类别具体内容标识规范类开关标识、导线标签、导线色号：缺少必要的标识或者标识违反规范要求，运维、检测找不到对应的设备或线缆，易导致误操作安装规范类主开关缺隔弧板、桥架缺盖板、进线处缺防火封堵，开关安装、导线连接、接地线连接不规范问题，如开关上下线径不一致、柜门缺接地线，元器件未固定环境规范类积灰、杂物、小动物痕迹、配电间积水：影响电气设备的电气间隙和爬电距离，降低绝缘，可能导致击穿、打火、短路等元件及设备在役安全类门把手、箱门等脱落损坏，风扇、插座显示屏、控制器损坏，绝缘皮或开关端子有灼烧痕迹：烧损器件应更换或拆除、防止老化脱落影响绝缘，导致触电或短路发生；开关 导线异常发热，插排串联过多专项技术安全规范类电能质量：谐波、三相不平衡问题；负载率：变压器负载率、电缆载流量；元器件与系统匹配性 电气隐患溯源分析电气隐患易导致电气故障，表 中的专项技术安全类所涉及的电能质量、负载率、元器件与系统不匹配等问题，通常容易叠加安装不规范、隐患治理不及时等问题，易造成电气火灾事故发生。在某商业综合体配电柜电气火灾事故原因调查中发现，该条支路所带的负载为 灯，回工程设计与应用路电流中含有大量的零序谐波电流，谐波电流引发热故障 。此案例中，首先该配电线路因未考虑大量 灯箱负载特性，柜内开关配置、导线线径选择不合理，配电线路无法承载大量谐波电流导致发热；其次，所选开关柜内无主动散热装置、也无散热孔，柜内整体温度过高，元器件性能无法保障、断路器未及时分断，加之柜内开关安装距离小、布线不符合规范、进线口未作防火封堵，多重因素叠加最终导致火灾事故发生。归纳起来，事故原因通常涉及到设计选型、元器件与系统的匹配性问题、电气运行工况等多方面问题。因此，从建筑生命周期角度来总结分析，电气隐患通常来自设计偏差、产品问题、安装问题、电气工况及环境工况问题、维保问题等几个方面。电气隐患溯源分析如表 所示。表 电气隐患溯源分析电气系统生命周期隐患类型典型隐患列举建设阶段设计偏差：冗余或错漏问题回路容量计算偏差；用电高峰预估不足；缺乏负荷特性评估产品质量：产品选型问题不良产品流入市场；产品选型不合理施工质量：安装问题安装力矩施加错误；设备配件漏用少用；设备违规安装运营阶段交付质量：电气工况问题；环境工况问题负载率；产品与系统性能匹配性；复杂工况或极端参数条件下元器件的性能稳定性；电能质量问题：线路谐波含量过大、三相供电不平衡、电压暂降频发等高温 低温环境；高湿度环境；多尘环境运营管理：维保不当问题日常运维缺失 不及时；维保项目覆盖不全；备件选型不当；未按照流程操作；未使用专业操作工具；设备使用方式不当 建筑电气安全管控要点探讨根据电气隐患溯源分析，针对电气系统的工程建设及运行维护管理，需要关注以下几个方面。排查治理目前电气安全管理的基本工作主要是通过管控人、机、法、环的合规性来实施，包括建筑物内电气施工安装是否合理、电气环境是否良好、操作是否规范、操作人员资质能力及相关文件制度管理是否健全等。结合表 中提到的建筑施工安装问题、环境工况问题、操作不当问题、维保缺失问题，均可通过加强合规性管理得以解决。其中，定期开展电气系统检查尤为关键，包括对变配电装置、电源装置、配电线路、重要负荷回路末端设备等进行安全隐患排查治理并记录设备运行情况 ，检查用电负荷末端的漏电保护开关及插座情况、设备的接线或接头情况等，保证用电安全。针对使用年限较长（年以上）的电器设备、配电线路，要勤于检查，一旦发现问题，应及时进行维修或更换。关注电气工况除了常见的、易直观检查出的电气隐患，专项检查更要把握潜在的风险形成机理，重点关注电气工况问题。一方面，电气工况是随建筑功能或业态的改变而实时动态变化的，工程前期设计、施工、安装是否合理都会反映到实际运行状态中来；另一方面，由于大型公共建筑电气系统的复杂性，采取科学的监测预警、检测分析、评估诊断等技术手段，能更快找出系统潜在的隐患，提前采取措施防范风险。有效把握这些要点，透过现象看本质，电气管理工作也能起到事半功倍的效果。负载率问题大型公共建筑通常有大量的、不同类型的用电负荷，业态复杂、管线繁多，由于业态的变更或不确定性，实际运营时会产生诸如用电负荷估算不准确、负荷分配及管线排布不合理等问题 。因此，实际运营中须密切关注变压器负载率、电缆载流量是否处在合理范围，有问题及时进行工程设计与应用调整。元器件与系统匹配性问题对于试运营、新投入使用以及有改扩建情况的大型公共建筑而言，因设计阶段与实际运营容易出现偏差，还要重点关注电气元器件是否耐受配电系统的实际工况问题，包括导线与开关、开关与电气柜、插座与用电器、灯具与线缆等，避免元器件因不耐受工况或运行环境而出现性能失效的问题。电能质量问题由于大量非线性负载的使用，包括换流设备、磁性 铁心设备、调速传动装置、照明设备等，此外医院的医疗设备含有大量电力电子器件，诸如磁共振成像（）、二维图像彩色 超仪、全身螺旋 扫描仪、单（双）光子发射计算机断层扫描机等，导致建筑电气系统中产生大量谐波，近年来电能质量问题愈发凸显 。谐波干扰和电磁干扰等不仅对精密电气设备正常运行产生极大威胁，电能质量问题长期存在还将造成系统安全隐患，易导致电气安全、电气火灾事故发生。因此，须对供电电源端、重要设备端的电能质量监测、治理等工作引起重视。新能源设施管理公共建筑中各类新能源设施越来越多地投入使用，如建筑光伏系统等，充电设施及自备电源装置等的应用也带来了新的电气安全问题。例如光伏组件在其安装及运行过程中存在触电、火灾风险 ，储能电池的火灾爆炸风险 等，须引起运营单位高度关注。一方面，各类新装置的相关产品、设计、施工、运维等系列标准还未健全 ，本质安全水平亟待提高，在日常管理、消防安全管理、异常情况处置及人员操作等方面还须不断更新精进标准化规范，并在运维管理工作中落实到位，形成适用于建筑新能源设施与设备的管理办法；另一方面，光伏系统、充电设施等的接入还将进一步加剧建筑电气系统的电能质量问题 ，要重点关注、防患未然。结语鉴于当前建筑电气安全严峻形势，如何进行科学有效的电气安全管控，对减少电气故障发生率及避免电气火灾情况发生、推动各行业高质量发展等有着至关重要的意义。本文通过检验评估实践总结出电气安全管控要点：全面排查系统存在的问题或隐患，“摸清家底”，并落实改进措施，保障基本用电安全；密切关注电气系统运行状态，包括电气设备、运行工况或环境等之间的相互关系，防范潜在风险；重视新能源设施管理。隐患排查及治理是进行电气安全管控的有力抓手和重要手段，因此，通过电气检验评估有效落实检查、整改工作，可持续提升建筑电气安全水平。张绳锋 简析市政建筑工程质量与施工技术管理策略 居心，：杨洋，史贵风，徐献清 某大型商业综合体电气火灾事故案例分析 现代建筑电气，（）：中华人民共和国住房和城乡建设部 建筑电气工程施工质量验收规范：北京：中国计划出版社，李军 苏州某大型商业综合体变配电设备故障分析 现代建筑电气，（）：居国强 购物中心电能质量分析和治理方案 现代建筑电气，（）：姚远，李斌 医院供电网络电能质量异常对医疗设备的影响及对策 中国医药指南，（）：徐伟，边萌萌，张昕宇，等 光电建筑应用发展的现状 太阳能，（）：李会骞，张德军，马立晨 储能装置运行安全分析与应对 中国电力企业管理，（）：郑雁秋 光伏建筑一体化系统防火安全分析 消防科学与技术，（）：慕小斌，陈国良，孙丽兵，等 微网电能质量新特性及其治理方案综述 电源技术，（）：收稿日期：（下转第 页）工程设计与应用 北京：中国计划出版社，国家能源局 核电厂厂用电系统设计准则：北京：原子能出版社，收稿日期：，（，）：，：；檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 （上接第 页）（），：，：；檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 【编辑部声明】本刊已许可万方数据、重庆维普、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在其网站及其系列数据库产品中以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。该社著作权使用费与本刊相关费用抵消。如作者不同意文章被收录，请在来稿时向本刊声明，本刊将做适当处理。现代建筑电气 编辑部