建筑電氣低壓供配電系統設計

引言：在隨著社會不斷的進程，現代化城市的建設推進速度也得到了迅速發展。特別是在大城市中高層建筑的建設得到快速的發展，然而，在發展的同時也給設計工作人員帶來了很多的問題。高層建筑電氣設計工作人員要結合供配電系統實際的情況構建出具有經濟合理、技術先進以及安全可靠的供配電系統，安全可靠的供配電系統設計是對于高層建筑的正常運行是至關重要的。

在對供電的可靠性要求方面以及對中斷供電的影響和損失程度可以把電力負荷分為一級、二級和三級。一級負荷需由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除有兩個電源供電外，還應增加設置應急電源， 并嚴禁將其他負荷接入到應急的供電系統中，這樣才能滿足一級負荷中特別重要負荷對供電可靠性及連續性的要求。而在建筑電氣的設計當中， 作為經常用的應急電源一般主要是EPS應急電源與柴油發電機組這兩種。

1 高層建筑電氣設計對配電系統的要求

在高層建筑的電氣設計中其最重要的組成部分就是對于供配電系統的設計，在其設計中，安全合理的設計是可以影響到高層建筑的使用功能。在現代化的高層建筑中一般都是以住宅、娛樂、辦公以及具有商業功能等方面集于一身的建筑，也就是包括了多元化的功能。與此同時，在高層建筑中主要包括了空調、消防和給水排水等基本設備及跟現代化的管理手段及其配套設施的相關設備。所以，高層建筑供配電系統設計必須根據建筑物的性質和規模，來確定高層建筑電力的負荷等級問題，也需要結合實際的供電網絡情況，來確定在高層建筑供電系統中的電源電壓等級以及專線電源是公用電源還是要設置自備電源設備等問題。在對高層建筑電氣設計中的供配電系統中，主要考慮的就是技術方面的因素，除此這外，還要考慮到在工程的運行管理與投資等多方面的重要問題。

2 在高層建筑中供配電系統的主要設計

2.1 在對于供電系統中的負荷等級確定以及對各級負荷容量計算的問題。在一般情況下，確定負荷等級必須要按照相關的規定進行：一級供電負荷指中斷供電在政治和經濟上造成重大損失者；二級供電負荷指中斷供電在政治和經濟上造成較大損失者；三級供電負荷對中斷供電沒有特殊要求，凡不屬于一級、二級負荷者均為三級供電負荷。在一類高層建筑的供電系統中，負荷等級的確定可以參考《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008附錄A，那里明確規定不同性質的建筑物，其設施的負荷等級劃分也不同，一般來說，消防控制室、消防風機、消防電梯、普通電梯、消防水泵、生活水泵和自動報警裝置、應急照明以及自動滅火系統等設施為一級負荷。

2.2 對于高層建筑的供電電壓與電源的設計。在供配電系統的設計當中，為了可以保障供電系統其主要的合理性，就必須根據供電負荷等級來采取相應的保證供電的措施，而且這些措施必須要滿足設計規范的有關規定。在高層建筑中，一般供電電源低壓配電電壓應用的是380/220V。

2.3 對于高層建筑物的變壓器問題。通常是需要根據負荷的分布、負荷的容量以及實際的建筑物功能情況，再通過專業間的協調以及當地供電局的要求來確認變配電所的數量與位置的情況。對于變壓器的容量要依據計算容量進行選擇，一般變壓器的負荷率在75%-85%。而低壓線路供電半徑一般不會超過200m，而供電的容量在超出500kW時，則供電的距離超出200m時，就必須要考慮變配電所的增設問題。如果有條件，要把變配電所的位置選在負荷中心的附近，以簡化配電的系統，同時也增強系統的安全性和穩定性，也可以減少線纜使用量的情況，從而降低由于線路問題所造成的損耗。

3 以某商業樓建筑實例分析

某商業樓建筑面積約30000平方米。地下四層，地上十二層，其中裙房六層。主樓建筑高度為43.6M，屬二類高層，按二級負荷供電。根據負荷計算分為需要系數法和負荷密度法。該建筑用電量大，負荷要求高，故采用負荷密度法。

4 對于供配電安全性的問題

在供電電源可以滿足電力負荷的需要時，在變電所中供配電系統的安全性及可靠性就顯得非常關鍵了。對于高層建筑中應用大量的一級或者是二級負荷用電， 一般選用兩臺或兩臺以上的變壓器，并且還要設置一臺柴油發電機組。對于起動柴油發電機組的必要條件是，當柴油發電機組的檢測線檢測到市電回路失壓時，發電機組在10s內自動起動，以確保一、二級負荷設備的供電。與此同時，為了確保消防用電，萬一突然發生起火災事故，這就要求消防控制中心發出信號切斷非消防用電電源。所以，在對一般常用又不并列運行的兩臺變壓器與一臺柴油發電機所組成的各種供配電系統方案的優點和缺點進行比較分析， 可以在實際的工程項目設計中，對其選擇優良的供配電設計方案，同時也可以提高供電的安全可靠性。

5 對于供電線路的安全性問題

在供電電源可以滿足電力負荷的要求時， 供電線路的安全可靠也是非常重要的。工程設計過程中，需要根據供電系統的停電幾率、停電帶來的損失、電源條件、供電系統各方案所需投資等諸多因素加以確定。還需要避免由外部的熱源和腐蝕以及灰塵的聚集等所存在問題給布線系統造成的影響。在防止因敷設和使用當中所受到的振動和沖擊以及對建筑物的沉降、伸縮等各種問題的外界應力作用而造成的損失。而在高層建筑的民用消防用電設備中必須用專門的供電回路。在消防控制室、消防電梯、消防水泵、排煙排風風機、消防送風機等設備的供電時， 必須要在末一級的配電箱位置處設置自動的切換裝備，其配電線路的敷設需要符合相關的要求規范。對于高層建筑的電氣設計過程當中，在地下室的車庫照明配電中，應急照明箱通常情況下會直接裝到車庫的墻上，然而配電箱卻沒有做相應的防火措施，所以如果火災發生在配電箱的附近時，配電箱很快就會被燒毀，對此在此項配電設計時必須要設置配電間，這也是確保應急照明的供電可靠性。

6 結論

總而言之，在高層建筑電氣設計中，供配電系統的安全性是最重要的。除了可以保障供配電的線路與電氣負荷以外，在設計時必須還要注意采取的安全措施的重要因素，以完善系統的防雷設備，盡量降低高次諧波的分量。在電氣設備中必須要采用可靠性較高的產品以先進的技術性，從而保證供電的安全系數與供電的品質要求。

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（作者單位：中鐵工程設計院有限公司第六分院）