小議高層民用建筑的供配電方式

何麗微

摘 要：全球經(jīng)濟高速發(fā)展，生活水平不斷提高。各國的高層建筑搭乘經(jīng)濟的順風車之上云霄，數(shù)量與高度如雨后春筍般瘋長。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的革新，國內(nèi)的高層建筑越來越多，或辦公或民居。高層建筑的供電設(shè)備和配電措施也成為近年來探討和研究的話題。

關(guān)鍵詞：高層民用建筑 供配電 方式 穩(wěn)定性

中圖分類號：TU972.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0040-01

1 高層建筑供配電的特點

1.1 供配電的可靠性

高層民用建筑供配電首先要解決的是可靠性原則。建筑物越高，功能越多，其結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，對供電和配電的要求就越高。為確保用電的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段國內(nèi)的大多數(shù)高樓都采用同時使用兩個不相連的電源進行供電的方式，同時，兩個電源也互相是彼此的備用電源，這樣基本可以保證高層建筑的供電穩(wěn)定。高層民用建筑對供電的需求量也是相當可觀的，所以高層建筑會使用柴油發(fā)電機帶動10 kV電壓進行高壓供電。當然也有只用一路線進行供電的情況。

1.2 變壓器置于負荷中心

一般高層建筑為了節(jié)約電路工程的陳本，會將變壓器安置在建筑物內(nèi)部，使用電纜放射式或樹枝式的供電系統(tǒng)。這種高壓設(shè)置方式在我國也會有所變化，為了方便變壓器的安裝和日后的維修，我國高層建筑物的電源中心一般按在建筑物的頂層或地下室。安置電源中心的設(shè)備的要求也是有嚴格規(guī)定和限制的，由于高層建筑供配電的復(fù)雜性，從安全性能考慮，一般在設(shè)計高層建筑供配電的過程中，都要將防火、防潮、降噪等問題考慮細致，為符合這一系列的條件，基本都采用干式變壓器和環(huán)氧樹脂澆注式變壓器，而斷路電器則使用環(huán)氧樹脂澆注式變壓器。這樣的供配電設(shè)備具備高層建筑用電需求的基本條件。

2 高層建筑供配電容易出現(xiàn)的問題

2.1 負荷計算不科學(xué)

電壓的負荷計算數(shù)據(jù)直接關(guān)系到斷路器的電流值，如果數(shù)據(jù)有誤，選取的斷路器就會和實際需要存在差異。目前由于計算電源電壓負荷的計算方法的差異，極易造成選取的斷路器的整定電流值偏小。使用的電纜截面也會偏小，在實際使用的過程中截面過小容易導(dǎo)致線纜發(fā)熱，從而破壞電纜絕緣層，導(dǎo)致電纜斷路，在干燥和炎熱的天氣，極易誘發(fā)電氣火災(zāi)，對于高層建筑而言，其后果不堪設(shè)想。

2.2 忽視諧波電流

在建筑供配電系統(tǒng)的使用中常常會出現(xiàn)中性線過載發(fā)熱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是因為三次和它的倍數(shù)諧波在中性線內(nèi)出現(xiàn)疊加。其根本原因是對諧波電流的忽視，導(dǎo)致在供配電系統(tǒng)的建設(shè)中使用了比相線截面小的N線和PE線電纜。忽視諧波電流，使用錯誤的電纜是我國的很多建筑施工中極易出現(xiàn)的失誤。在發(fā)達國家，為了避免中性截面和相線截面不符的問題，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計中一般將中性截面放大。但是在我國，依舊按照傳統(tǒng)做法選取相線截面的一半，甚至更小。這種忽視諧波電流的問題在高層民用建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)小心謹慎，以免發(fā)生意外。

3 高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計

3.1 高壓配電系統(tǒng)

針對高層民用建筑用電需求較大的特點，一般采用的供電高壓為10 kV的單母線制。選用這種高壓供電的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性價比高。單母線的實際使用是分段后，兩路10 kV的高壓電源進行單獨正常供電的同時，也是對方的的備用電源。當母線需要檢修或者是出現(xiàn)突發(fā)故障時，這種互為備用的工作模式可以保障部分用戶的正常用電。當然母線引出線用電用戶也必須在檢修或維修是暫時斷電，以確保檢修工作者的安全。高壓電源的配電一般都是以母線為基礎(chǔ)放射式供電，這是因為母線分段供電可提高供配電的穩(wěn)定性；高壓母線分段，單母線是不分段的，兩路10 kV單母線進線工作的時候，一個單母線正常使用，另一個單母線備用。這樣供配電作業(yè)的優(yōu)勢在應(yīng)對正常的檢修和突發(fā)故障的維修時就顯現(xiàn)了出來，檢修或維修時，備用電源會自動給兩路負荷供電；如果只有一個高壓電源進行供電作業(yè)時，會采用最近的低壓電源供電，后者是備用的柴油發(fā)電機臨時作業(yè)，以保障供配電系統(tǒng)的正常運行。這樣的高壓配電設(shè)備是從用電的穩(wěn)定性出發(fā)。再完善的電力系統(tǒng)也會用最終使用壽命，也會有突發(fā)事故，尤其是高層民用建筑的供配電的安全性和穩(wěn)定性的要求更高，所以配置隨時可以進行機動配合的第二套方案使供配電系統(tǒng)更具可靠性。如上述的雙回路供電設(shè)計和配置柴油發(fā)電機組備用。

3.2 低壓配電系統(tǒng)

除了高壓配電系統(tǒng)外，在一套完善的供配電系統(tǒng)中，低壓配電系統(tǒng)也是其中必不可少的重要組成部分。低壓供配電的連接方式有放射式、樹干式好混合式，在我國的民用高層建筑的供配電系統(tǒng)中，習(xí)慣性采用混合式鏈接方式。在低壓配電系統(tǒng)的鏈接中，插接式絕緣母線槽沿著豎井垂直鋪設(shè)，全塑電纜和豎井母線連接用于水平干線的連接中，因為混合式鏈接方式中都是一根干線對應(yīng)一個供配電，所以相對穩(wěn)定性較高。為了保證高層民用建筑的正常用電，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計中要考慮正常用電和事故用電兩種情況下不同的用電設(shè)施，在實際使用中，電力和照明是分開進行負荷配電的，所以為了確保供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，從經(jīng)濟的角度出發(fā)，最終確定正常電力、正常照明、事故電力和事故照明四種部分組成低壓配電方式。

3.3 變壓器

供配電系統(tǒng)中的變壓器是必不可少的重要設(shè)配之一。在變壓器的的配置中，國內(nèi)的高層建筑都會將其安置在供配電系統(tǒng)的的負荷中心。上文中分別從安全性、經(jīng)濟性、技術(shù)性的角度詳細闡述了變壓器的配置選擇。同樣，在變壓器的搬運環(huán)節(jié)也有許多要注意的細節(jié)。大型變壓器在運輸和裝卸的的過程中，需借助底座滾輪的幫助，牽引變壓器的重心轉(zhuǎn)移，在移動的過程中，前進的速度不宜快于0.2 km/h。變壓器的負荷率在70% 左右較為節(jié)能經(jīng)濟。正確選擇變壓器的容量、配置和固定條件，能有效增加高層民用建筑供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

3.4 高層建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

高層民用建筑對電的需求量，使供配電系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮節(jié)能降耗的問題。在消防安全設(shè)施和技能常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上，了解整體負荷需求的具體數(shù)據(jù)，從優(yōu)化照明供電環(huán)節(jié)和新能源的綜合使用上，進行有效的節(jié)能減耗措施。如太陽能熱水器代替電熱水器，節(jié)能燈的布置等方法都能有效減輕供配電系統(tǒng)的壓力。

綜上所述，高層建筑在供配電的設(shè)計中需從供電系統(tǒng)、變配電所、低壓配電系統(tǒng)等多個方面的數(shù)據(jù)進行參考，確保高層民用建筑供電設(shè)配和配電方式的合理可靠。只有在確保供配電的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟性的前提下，才能真正發(fā)揮高層建筑的多功能作用，推動現(xiàn)代化大廈的服務(wù)性。

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