有关高层建筑电气工程供配电系统设计研究

有关高层建筑电气工程供配电系统设计研究

钱乐笑 郭晓林

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摘要：供配电系统的设计具有复杂、烦琐的特点，为了确保建筑物功能的正常发挥，需做好建筑供配电系统电气设计，发挥其在高层建筑上的优势。文章结合工程实例，从电源选择和设计、负荷计算与变压器容量确定、高低压一次系统图设计几个方面展开探讨。

关键词：高层建筑；电气工程；供配电系统

引言

在高层建筑开展供配电系统设计属于繁杂的工程。在实行市场化经济的现今时代，先进技术、创新思维也较多为灵活，对各个问题的观点也较为丰富。这就需要结合多方面的原因，要探索出能够达到各方面需求的解决方法会很难。总而言之，了解和提升供配电系统设计技术，还需要由专业人员付出大量的努力、累积丰富的经验，并且充分借鉴成功案例，同时相关人员要以长远发展的角度进行具体的研究，从而为建筑物内电气设计的发展提供保障。

1供配电系统内容概述

高层建筑中有多种电气设施，如电气照明设施、排水设施、锅炉设施、厨房设施、送电设施以及消防设施等等，其中电气照明设施如室内照明、安全通道照明等；货运电梯、客梯等设施；排水设施如生活、消防水泵等；锅炉设施如引风、排风等；厨房设施如排气设施、冰箱；送电设施如空调送风、风机管盘等；消防设施如正压、排烟风机等。另外，高层建筑的使用功能存在差异，因此所需功率也存在差异，但一般来说，所需功率很大，此外，高层建筑的消防、应急等用电都应有各自独立的电源，所以供配电系统的运行应符合建筑电力系统的总体要求，以确保建筑机电工程整体使用的安全性和可行性。在高层建筑供配电系统中，一般使用功率单方向流动的模式，也就是说从供电端到用户端的流动方式，以利于电能的分配和降压，然后将外部电能转换成用户端可以直接使用的电能。通常情况下，高层建筑的电压一般不会＞110kV。在供配电系统设计期间，设计人员需要与建筑物的具体需要相结合，然后再对用电量参数范围、系统负荷参数范围等进行科学地明确，对优化设计方案进行综合考虑，在符合建筑基础使用需求的前提下，尽可能将系统的可扩展性增强。然而，在电力负荷计算过程中，设计人员应使用需要系数法或者负荷密度法来进行计算，以保障所得数据的真实性，为高层电气设计打下坚实的基础。

2高层建筑供配电系统的细化要求

高层建筑的供配电系统设计的合理与否，可以直接和间接地影响整个高层建筑的使用功能和安全性能。现代的高层建筑普遍具备多元化功能。在供电系统的设计上，工作人员应主要依据其本身的性质与规模大小。除了要明确高层建筑适宜选择的电力负荷等级，也要紧密结合当地供电局的管网配套系统的实际情况，最终确定系统具体需要的供电电源的一系列参数和设备要求等。

2.1供电电源必须具有高度可靠性

高层建筑普遍存在造价成本高、耗费物料多、人员密集重等问题，所以供电系统的可靠与否直接关乎建筑企业的正常运作和工作人员的安全。如果高层建筑发生火灾，扑救不及时造成的后果将不堪设想。火灾扑救主要是利用建筑内的消防设施，而消防设施的运行和保护一般都与电有关。因此，如果在电源可靠性方面无法给予保证，在火灾发生后将不能及时采取措施进行报警和灭火，更无法控制火势的蔓延，不能有效疏离人员与重要物资。所以，确定好电力负荷所需等级，与保障楼内消防系统供电是否可靠是紧密相连的。

2.2电源转换时间与方式

对于有互相独立两个电源的高层建筑电网，按规定一般来说满足了一、二级负荷的相关要求。但是，对于非常重要的建筑物，在其建筑物的内部会有很多重要负荷。这时必须关注当电源系统出现问题需要检修或是系统内部故障时，与之相关联的另一电源系统也发生故障的情况。一般必须要增设新的发电机组做应急电源投入使用，通常使用柴油发电机。如果某些高层建筑的电网线路只能提供需要的一路电源，这时必须增设柴油发电机组作为第二电源备用。这时的发电机组作为备用电源使用，不单只具备应急功能，还具有电路保护和系统照明功能。所以，两个电源的转换时间能否满足系统的具体要求非常重要。

3供配电系统设计关键点探究

3.1照明系统设计关键点

高层建筑电气设计中的应急照明系统，必要充分靠考虑避难层照明的需求，因此在设计中，应该选择平均照度值大于等于3lx的灯具;而对于避难层走廊等特殊位置，所选择的照明系统灯具水平照度值应该大于等于5lx。对于具有特殊要求的应急照明层，其避难区、疏散走道的平均照度值应该大于等于10lx。而如果高层建筑裙楼为大型商场，则需要采用一级负荷供电系统，保证照明供给水平。

3.2配电箱、弱电箱位置设计关键点

对建筑户内配电箱、弱电箱方位进行合理确定。各家庭电源或信号的来源是装配式室内配电箱、弱电箱（如住宅、车间等），室内配电箱、弱电箱集中了大量的电气进出口管道，应尽量避免安装在墙面上，降低专业协调的难度和强度。在住宅墙体两侧安装配电箱或弱电箱时，应对结构房屋的结构、隔声、防火进行专业复核。

3.3负荷等级的确定与负荷容量的计算

一般来讲，高层建筑的电力负荷等级的确定是要严格按照相关规范进行的。一级负荷主要包括消防电梯、消防水泵和排烟风机等；二级负荷主要包括客梯用电和生活泵机用电；三级负荷是在一、二级负荷之外的其余用电负荷。根据负荷的不同分类，它的具体用途也不同。用电方面主要分为商业用电和住宅用电。这两种用电方法的计费标准存在较大区别，所以一般应对其建筑分别设立商业的变配电房和住宅的变配电房。确定一个高层建筑所需总用电计算负荷的常用方法有负荷密度法、单位容量法和需要系数法。

3.4变配电所的布置

进行变配电所的设计必须立足于实际系统的负荷容量、分布及具体楼内的功能分配，再结合专业，以确定最终变配电需要的数量和安装位置。变压器的容量要根据实际的参数进行计算。低压线路上要求很多，主要体现在对供电半径的要求，要求半径必须在200m以内。如果安装条件能够满足，变配电所要尽可能靠近主要负荷的中心，以从整体上优化配电系统，还能为供电系统的安全性与稳定性提供更多保障，同时大幅减少系统的线缆量和电能损耗。

3.5接地安全保护设计

高层建筑电气设计应综合考虑多种因素，其中人身安全是首要的。这里所说的人身安全，不仅是指建筑物内工作、生活人员的人身安全，也是指电气设计、安装过程中工作人员的人身安全。由于高层建筑楼层相对较高，人员多，一旦发生危险，疏散时间较长。所以，考虑到这一点，通常的高层建筑在电气设备设计时，都要确保具备相应的能够自动中断故障点的装置设备，这就是我们经常提到的接地保护装置。作为高层建筑用电安全的重要保障，接地保护装置显得至关重要，它能够在建筑出现危险的情况下对故障点用电进行及时中断，在很大程度上保护了人们的生命、财产安全。所以在设计及安装接地保护装置时，需要对建筑的多方面因素如地形、电气设备以及电路保护装置等进行综合性考量，唯有这样才能有效防止由于外部不利因素造成的电路运行的危险。

结语

总而言之，高效优化供配电系统是高层建筑电气设计中的重要要求，唯有这样要求才能实现用电的可行性、节能性、合理性及安全性。同时，在高层建筑电气设计过程中，为有效保障供配电系统的安全、稳定运行，并保障其经济性，进而有效促进高层建筑的长久发展，还必须要反复推敲方案。

参考文献

[1]王忠勇.高层建筑供配电系统节能设计分析[J].低压电器，2009(22).

[2]邹汉谦.谈供配电系统节电技术措施[J]，深圳土木与建筑，2011(2).