高层建筑电气工程供配电系统设计的分析

高层建筑电气工程供配电系统设计的分析

王海燕 1 张旭 2  

九三集团哈尔滨北大荒豆制品有限公司  黑龙江哈尔滨  150060 2. 中国移动通信集黑龙江有限公司哈尔滨分公司 黑龙江哈尔滨  150030

摘要：随着社会经济高速发展与人们生活水平的提升，推动建筑工程建设规模不断扩大，供电和配电系统设计是高层建筑的重要组成部分。高层建筑的设计者充分优化了配电系统的一些条件，最终建立了先进的技术、经济、安全的供配电系统，以保证高层建筑运行的合理性，避免对人们的生活产生负面影响。

关键词：高层建筑；供配电系统；设计与分析

引言

城市高层建筑近年来随着城市经济的快速发展不断的增加，

高层建筑的不断增加在很多方面也对城市居民的生活和工作造成的影响。为了更好的为高层居民提供好的工作生活环境，必须对高层建筑电气工程供配电系统进行优化设计，确保高层建筑电气工程供配电系统能够为人们提供更加方便快捷的用电服务。

1建筑电气供配电设计的要求

我国城市化发展水平显著提高，高层建筑数量日益增多，建筑物的功能具有多样性，其既可作为民用住宅，还可用作办公楼、商场、学校等。夏季和冬季是温度舒适性较差的两个季节，此时安装空调十分必要。在使用空调时需要消耗较多的电能。所以，在建筑供配电设计的过程中，应仔细核对工程现场的实际情况，充分结合国家标准要求来核实电压，保证线路可承受设备的最大工作电压。在进行建筑物配电线路设计期间，还需全面掌握与之相关的专业知识，并做好工程成本预算工作，以降低工程的成本投入。

2影响建筑电气供配电系统可靠性的因素

2.1合理的负荷计算

当下建筑业态繁多，不同业态的电气设备有着不同的运行特色，应从实际出发选择负荷计算方式。主流的计算方法有以下几种：（1）需要系数方。此方法适合大部分场景的功率计算，常用于已知负荷的精确计算中；（2）利用系数法。此方法运用数理统计学知识作为计算手段，常用于电机负荷计算，结果比较精确；（3）用电指标法。此方法运用负荷经验密度值，根据项目规模推导负荷需求量，常用于项目方案设计阶段。选择适当的统计方法后，根据项目特点拆分负荷等级，负荷的影响程度分为一级中特别重要、一级、二级、三级负荷四种。其中一级负荷在整个系统中的影响最大，主要针对自动火灾报警、自动灭火系统、消防泵等安全保护设施。此类负荷大量使用电机，计算时宜保留较多余量；而不重要负荷，对建筑不构成风险的宜从实际出发，不宜过度放大。

2.2适度的无功补偿及滤波

随着社会科技的发展，用电设备类别与过往有着不少区别。当下建筑工程中大量使用的LED灯具、电脑、变频空调等设备产生多种谐波，导致正常电力波形发成畸变，严重危害供配电系统的安全运行及降低其他设备的寿命。同时，建筑中大量使用的诸如电梯、消防泵、大型空调等电机类设备消耗系统大量无功，加大功角偏差，使得能耗增加。供配电系统设计时，应结合成本，从负荷类别出发，合理配置一定数量的滤波装置和无功补偿装置，确保系统电压及波形稳定，从而提高供配电系统的稳定性和可靠性。

2.3匹配的供电线路及其保护

在优化供配电系统时，要认真研究建筑电气工程设计规范，充分考虑建筑物的运行特性，详细分析供配电系统使用的实际环境，综合各方面的意见和情况后，制订科学合理的敷设方式。建筑物中各用电点距离系统始端长度不一，敷设环境千差万别，选择供电线路时需从产品载流量、电压降、环境温升、磁场强度等客观条件出发选择供电线路。线路过大将产生不必要的成本浪费，且不便施工。而线路偏小则带来消防隐患和使用质感的下降，给项目带来负面口碑。在选取载流导体时，应使用科学的手段，全面校核供电线路各指标，确保保护装置能匹配线路。

3高层建筑供配电系统具体设计

3.1高压配电系统的设计

目前，高层建筑的电力资源有大量的设备，高层建筑对与电气工程的要求比较高，因此，在许多高层建筑中使用来自不同变电站的两个独立的10kV电源。两路电源同时供电时，又相互备用。在正常情况下，高压配电系统采用单总线分段运行。当出现一路电源故障时，可保证其中的负荷切换到另一路母线段上。对于比较重要的负荷或消防负荷，则采用末端双回路切换的方式。

3.2低压配电系统的设计工作

高层建筑电气工程中，电压配电系统是其重要的组成部分，可以确保高层建筑电力系统得到充分的利用。低压配电系统接地保护不仅可以保护建筑物的电源电压和结构低压区域，还可以有效防止电网进入紧急状况。低压配电系统的电流，电压和电压分布会产生敏感的外部影响。因此，对于整个配电系统，必须包括泄漏装置设计。剩余电流监测系统的一个重要方法是防止高质量的分配系统泄漏。

3.3防火报警系统设计

火灾防控是高层建筑电气工程设计环节的重点，在作业时设计人员需要通过合理规划设置火警自动报警系统，为保证供配电系统的安全运行和高层建筑的使用提供根本保障。在实践工作中，火警自动报警系统需要具备防控异常问题、整合灾情数据和推进消防设备自启等功能。所以，在设计环节必须高层建筑的整体架构以及供配电线路和相关工作室的设计方位，制定清晰的防火报警设计规划，保证报警系统的有效性。在这一环节，设计人员需要确保系统可以在接收到异常信号以后，迅速完成自动判断和预警，保障消防系统的启动及时性。比如，安装感烟探测器和感温探测器，实现对所有安全出口、消防通道以及配电室、发电室等特殊房间的有效监控；安装险情控制装置，并实现其与火警自动报警系统的联动，以便于系统可以第一时间获取信息，制定正确指令，进而实现对供配电系统运行安全的有效维护。

3.4配电箱与导线设计

配电箱是高层建筑电气工程之中的重要设备，其位置和内置环境设计也应该成为供配电系统设计的重点。在实践中，设计人员应该依照国家和行业内的相关标注，开展供配电系统配电箱的设计。此时，配电箱之中应该包含开关保护装置、测量仪器仪表以及各类型的辅助设施，可以借助全封闭或半封闭的柜体完成对电气元件的有效集合。当然，现阶段也有许多配电箱是通过保护屏的形式集合电气元件的。在设计时，相关工作人员需要重点关注警报信号发送功能。比如，设计手动或自动分断控制电路方案，确保供配电线路故障可被及时隔离，且异常信号能被迅速传递。同时，设计人员应该合理设计建筑内的供电回路。比如，保障照明系统与插座供电回路分离，为照明配电箱提供单独的供电回路；而在空调供电回路方面则可区分客厅和其他空间回路。在导线选用和设计环节，相关工作人员需要做好合理地规划和分配。高层建筑的供电线路复杂性极高，而且导线作为电荷运动的载体承担着输送电能的重任。所以，为保证实用性，在选择导线时应从供配电系统的整体安全性和可靠性方向进行考量。比如，基于电气标准、高层建筑物的实际用电需要、供配电系统设计方案以及成本预算等影响因素，选择技术经济性最强的导线。

结语

高层建筑的常规设计是一项具有挑战性的任务。此设计过程要求设计人员多次执行适当的分析并评估项目计划。有必要确定负载容量计算是否准确以及电源选择是否合理等确保最终设计的合理性，有助于高层食品和能源分配的良好发展。

参考文献

[1]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研.智能城市,2019(16).

[2]孙鸿鑫.高层建筑电气工程供配电系统设计分析.山东工业技术,2019(08).

[3]李二宝,彭梦龙,舒彬.高层建筑电气工程供配电系统设计探讨.科技展望,2019(10).

[4]高斌.浅谈高层建筑电气工程供配电系统设计.绿色环保建材,2019(02).