高層民用建筑供配電系統設計分析與探討

劉金堂

(邯鄲鋼鐵集團有限責任公司,河北邯鄲 056000)

高層民用建筑供配電系統設計分析與探討

劉金堂

(邯鄲鋼鐵集團有限責任公司,河北邯鄲 056000)

配電設計作為民用建筑電氣設計的主要部分,設計的合理性直接影響到民用建筑電氣設備的投資、運行及管理,因此供配電設計除了要保障人身安全、供電可靠、技術先進外,還要檢驗設計在實際運行中是否經濟、合理。

高層民用建筑 供配電系統 負荷 配電室 防雷 接地

在我國按有關規定，建筑總高度超過24m的非單層民用建筑和10層及10層以上的住宅建筑稱為高層建筑。一個好的高層建筑，必須有一個完善的、安全的、可靠的供電系統作保證。現對高層建筑供、配電系統的合理構架、設計方案、配變電所位置選擇、負荷計算及配電布線系統做較深入的分析與探討。

1 高層建筑的負分級

電力負荷根據供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。

一級負荷：消防用電設備，應急照明，消防電梯。

二級負荷：客用電梯，供水系統，公用照明。

三級負荷：居民用電等其它。

一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。一級負荷容量較大或有高壓用電設備時，應采用兩路高壓電源。一級負荷中特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。為了保證對一級負荷的供電可靠性，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。

二級負荷的供電系統應做到當發生電力變壓器故障或線路常見故障時不致中斷供電(或中斷后能迅速恢復)。在負荷較小或地區供電條件困難時，二級負荷可由一回路6kV及以上專用架空線供電。

三級負荷對供電無特殊要求。

2 高層民用建筑配電室的選擇及變壓器容量的選擇

供電電源在滿足電力負荷的要求下，變配電室的安全以及供配電系統可靠性至關重要。高層民用建筑存在大量的一級或二級負荷， 變壓器臺數往往為兩臺及以上， 同時還設有一臺柴油發電機組。柴油發電機組的起動要求為： 一類高層建筑保護對象分級為一級建筑物的發電機組，應設有自動啟動裝置，當市電中斷時，機組應立即啟動，并應在30s內供電，。同時為了不降低消防用電的可靠性，一旦發生火災，要求能自動切除非消防用電負荷。

(1)配電設備的布置應便于安裝和維護。高層民用建筑的地下層通常有兩層，宜將總配電室(變電所)設在地下一層。柴油發電機宜用風冷式機組，且機房最好設置在地下一層；一是便于通風冷卻；二是可與變配電室中的設備共用運輸通道。為防火的需要，應采用干式變壓器與高壓真空開關.各樓層配電室宜設在電氣豎井內，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內的不同側面。(2)負荷的計算、變壓器容量和臺數據的選配。目前我們通常根據負荷的不同分類，負荷計算一般采用需要系數法算出建筑物的計算負荷，據此選擇變壓器的容量及臺數。

變壓器的臺數應盡可能選擇雙數，便于兩兩低壓聯絡，并且相互聯絡的兩臺變壓器容量也不宜相差太多。民用建筑中單臺變壓器容量最好在630KVA～1250KVA之間，不宜超過1250KVA，但當用電設備容量較大、經濟技術合理、運行安全可靠時，可采用2000KVA～2500KVA的變壓器。應該注意的是因照明設備允許壓降為10%，故大容量用電設備應與照明設備分別選用不同的變壓器。

配電裝置的布置，要考慮設備的操作、搬運、檢修和試驗的方便。成排布置的配電屏，其長度超過6m時，屏后面的通道應有兩個通向本室或其他房間的出口，并宜布置在通道的兩端。當兩出口之間的距離超過15m時，其間還應增加出口。

3 高層民用建筑配電系統設計

供配電系統的設計，是建筑電氣設計的重要組成部分，合理與否會影響整個建筑使用功能及安全。

(1)供配電系統力求簡單可靠，操作安全，運行靈活，檢修方便。正常工作電源與柴油發電機組的應急電源應自成系統、獨立配電，事故時應能自動切換。消防用電等一類負荷在火災情況下，由應急電源保證連續供電，二類負荷應保證兩回路切換供電.低壓配電級數不宜過多。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級數一般不多于四級，重要負荷不超過一級。總配電長度一般不宜超過200m，每路干線的負荷計算電流一般不宜大于200A。(2)電力負荷是供電設計的依據參數。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。(3)供配電系統的網絡設計應合理。民用建筑中的低壓配電網絡多采用混合式配電系統。其中地下室與裙樓部分采用放射式配電，主體部分采用樹干式配電。根據負荷大小和樓層層數的多少，決定選用分區樹干式還是母線樹干式配電系統。樹干式的配電形式一般為電纜或插接式絕緣母線槽沿垂直的電氣豎井內敷設。

4 高層建筑的保護接地系統、等電位聯結、防雷接地

(1)高層建筑若是城市公用變壓器供電，低壓配電系統保護接地形式應采用TT接地系統，且設專用保護線。若是住宅小區或單位內變壓器供電，低壓配電系統保護接地形式應采用TN-S形式。(2)等電位聯結是使電氣裝置各外露可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的一種電氣聯結。等電位聯結的作用，在于降低接觸電壓，以保障人員安全。按GB50054-2011＜＜低壓配電設計規范》規定，采用接地故障保護時，在建筑物內應作總等電位聯結。而當電氣裝置或其某一部分的接地故障保護不能滿足規定要求時，尚應在局部范圍內做局部等電位聯結。因此高層建筑住宅中的浴室、衛生間、廚房等應做局部等電位聯結。(3)防雷與接地。高層建筑采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接，關鍵是做好金屬管線的接地。現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網。這對均衡電位、提高安全都有好處。

5 結語

高層建筑供配電系統的安全性是電氣設計的出發點和歸宿，電氣設備應盡量采用技術性先進， 可靠性高的產品，以確保供電品質和供電安全。作為一個建筑電氣設計人員，必須認真理解規范，科學合理的進行設計，為高層建筑的建筑電氣提供安全可靠的保障。

[1]雍靜主編.《供配電系統》 機械工業出版社,2003.6.

[2]朱林根主編.《現代建筑電氣設計與施工手冊》中國建筑工業出版社.

[3]《低壓配電設計規范》GB500524-2011.

[4]《供配電系統設計規范》GB50052-2009.