談高層建筑供配電系統(tǒng)的設計

魏 清 河

(山西中創(chuàng)建筑設計有限公司，山西 太原 030013)

談高層建筑供配電系統(tǒng)的設計

魏 清 河

(山西中創(chuàng)建筑設計有限公司，山西 太原 030013)

為了不斷完善和加強當前高層建筑的供配電系統(tǒng)，從高層建筑供配電系統(tǒng)的設計要求出發(fā)，立足于高層建筑供配電的系統(tǒng)設計探究，并就現(xiàn)階段大部分高層建筑供配電系統(tǒng)的常見設計方法作了簡單的介紹，以滿足高層用電的需求。

高層建筑，供配電系統(tǒng)，設計

隨著我國房地產(chǎn)業(yè)的不斷升溫，一些高層建筑也如雨后春筍一樣拔地而起。大量的高層建筑在我國社會經(jīng)濟和人民生活等各個方面都發(fā)揮著重要作用。當今社會的進步和發(fā)展也使得人們對于用電需求不斷提升，供配電系統(tǒng)的設計成為供配電安全可靠運行的重要基礎。這是因為供配電系統(tǒng)發(fā)生安全問題，對于人力、財力和物力的損害無法估計。而高層建筑又因為其密度大、建筑樓層高的特點使得其對供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性又提出了新的要求和挑戰(zhàn)。所以，基于高層建筑的重要性和特殊性，探究高層建筑供配電系統(tǒng)的設計顯得尤為重要。

1 高層建筑供配電系統(tǒng)的設計需求

1)滿足供電電源的可靠性。供配電系統(tǒng)的供電電源可靠性是高層建筑供配電系統(tǒng)中最為基礎的設計要求。這是因為高層建筑物大多人員密集，且造價較高。供電電源的可靠性在很大程度上影響到了建筑物中人員生活或者生產(chǎn)的相關設備的運行安全。而且，針對現(xiàn)階段高層建筑火災救援形勢嚴峻的特點，大部分高層建筑主要采取的還是自身消防設施滅火和安全通道疏散人員。這其中，高層建筑自身的消防滅火設施是萬萬不能離開供電電源的。一旦供電電源的可靠性不能實現(xiàn)，火災發(fā)生之后整套與消防滅火相關的諸如淋水系統(tǒng)、消防電梯、消防照明、消防報警設備等就不能充分發(fā)揮作用。而且，高層建筑物大多采用的是電梯，一旦供電電源不可靠，電梯極易出現(xiàn)由于電源供給不充足的故障，給高層建筑物中的人員生活和其他活動展開帶來阻礙。所以，滿足供電電源的可靠性對于高層建筑滅火、高層建筑生活、高層建筑企業(yè)的正常運營都是相當重要的。

2)保障供電的持續(xù)性和電源時間性。一般而言，針對電網(wǎng)可以提供兩個獨立電源的部分高層建筑來說，其基本可以滿足一級和二級負荷的要求。但是，由于高層建筑與普通建筑不同，其內部具有相當重要的負荷。這就需要充分考慮到一旦高層建筑中電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者檢修保養(yǎng)時，另一個獨立電源又不能正常運轉，這就需要將柴油發(fā)電機組作為備用或者應急電源。而針對只能提供一個獨立電源的高層建筑來說，其必須將柴油發(fā)電機組作為備用供電電源。需要特別注意的是，柴油發(fā)電機組并不是應急電源，而是備用電源。所以，高層建筑供配電系統(tǒng)的設計中必須要滿足有兩個或者兩個以上的電源進行切換，且電源切換過程和時間也應當滿足相關電氣設備的要求。

2 高層建筑供配電的系統(tǒng)設計

1)變壓器的選擇與設計。大容量變壓器在當今大部分高層建筑中的普及率較低。大容量變壓器卻有著高效率的特點，但是在實際投入過程中所涉及到的負荷面也寬。故而，這就需要高層建筑供配電的系統(tǒng)設計中要結合建筑實際和供電需求等相關因素和實際用電需求，選擇和設計變壓器的單機容量以及變壓器的數(shù)量。例如，高層建筑的供配電系統(tǒng)中變壓器選擇和設計可以根據(jù)空調等設備的分組進行選擇，進而使得變壓器能夠與空調機組的投切相適應。2)負荷等級的設計。高層建筑普遍供電負荷都很大，所以在高層建筑供配電的系統(tǒng)設計中必須針對各種用電負荷的等級進行設計，以實現(xiàn)限制分級。如此，高層建筑供配電系統(tǒng)就能既合理又不出現(xiàn)用電量浪費的成本增加。在針對高層建筑供配電系統(tǒng)的負荷等級設計中需要注意建筑物的具體類別以及根據(jù)用電負荷性質區(qū)分一級和二級負荷用電問題。通常來說，高層建筑的負荷等級設計應當滿足三個方面。首先，一級負荷要求供電主要應用在一類高層建筑物的消防用電中。其次，二類的高層建筑中消防設施和設備用電應當根據(jù)二級負荷要求進行。最后，針對一些超高層建筑來說，應當在一級負荷要求之上進行供電負荷設計。3)供電電源電壓和主結線的設計。高層建筑大多為商住一體的綜合體建筑，用電負荷都比普通建筑大。這就要求其供電必須采用高壓進行。現(xiàn)階段我國大多采用的是10 kV進行供電。而針對供配電系統(tǒng)中的主結線設計來說，大多采用的是單母線制。這是因為單母線制往往投資小、涉及設備少、結構較為簡單且經(jīng)濟效益良好。4)機電設備和機房的設計。高層建筑供配電系統(tǒng)的初步設計過程中，設備的工種必須根據(jù)高層建筑的具體功能，結合其政府主管部門、國家規(guī)范等提出設備用房要求進行設計。這就需要高層建筑的設計師在方案設計過程中必須充分考慮到機房和機電設備的位置。例如，高層建筑的機電設備和機房設計必須結合其經(jīng)濟性、合理性、實用性等劃分位置。5)變配電所的設計。就其本質而言，高層建筑物的出現(xiàn)就是因為城市用地資源的緊張。而高層建筑物中空調機房、換熱站、電梯井以及水泵房等的機電設備耗電量都相當大。這就需要高層建筑物供配電設計中優(yōu)化變配電所的設計，盡量在縮短電線路的基礎上保障電能損失能夠得到減少。而且，基于高層建筑物供電干線的最大壓降不可以超過允許值，變配電所的設計也就更為重要。通常來說，變配電所的設計需要滿足進出線方便、與電源側最為接近或者深入負荷中心。同時，變配電所不能設計在易爆炸、易腐蝕、多水霧和多塵埃的環(huán)境下，盡量滿足相關設備的運輸和調運方便。另一方面，變配電所設計不應與廚房、浴室亦或者廁所相鄰，如果相鄰則需要進行無結露和無滲漏的技術處理。如果變配電所設計為單獨建筑物則不能處于易積水和低洼區(qū)域。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)的常見設計

首先，為了確保高層建筑物的用電可靠性，現(xiàn)階段大多數(shù)高層建筑物都有了不間斷電源裝置的供電系統(tǒng)設計。具體來說，就是在原有發(fā)電機系統(tǒng)供電的基礎之上增加了相應的不斷電電源裝置。其次，應急發(fā)電機組的系統(tǒng)設計是高層建筑供配電系統(tǒng)中最為常見的設計，具有相當高的可靠性。其最為明顯的特征是應急發(fā)電機組能夠迅速自動啟動，且廣泛適用于供電時間中斷在半分鐘以內的供電。最后，就雙電源各自獨立的系統(tǒng)設計來說。這一設計主要針對的是一類高層建筑。為了確保一類高層建筑物的消防負荷需求，其兩個外部電源都是獨立的。而且此系統(tǒng)設計從變壓器的低壓端出線之后，就能迅速將非消防和消防負荷自動開關分開。這樣，非消防和消防負荷就由不同的母線進行供電。一旦出現(xiàn)火災等其他事故，這套系統(tǒng)便能迅速、自動的將非消防電源切斷，以確保消防負荷能夠可靠進行供電。

4 結語

高層建筑物是當今社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，而其自身的特殊性又決定了供配電系統(tǒng)與普通建筑物的特點不同。所以，針對高層建筑物供配電系統(tǒng)的設計必須要充分考慮其實際狀況和用電需求、建筑物結構等，盡量在設計中滿足供配電的經(jīng)濟性、靈活性、實用性以及合理性。只有這樣，高層建筑物的供配電系統(tǒng)才能為建筑電氣的自動化和高層建筑中人員生活和工作奠定基礎，進而保障高層建筑物的用電安全和可靠。

[1] 劉國信,薛文慧.高層建筑配電系統(tǒng)中用電安全設計技術措施[J].河南科技,2014(1):82-83.

[2] 喬 波,張順文.淺析高層建筑高低壓供配電系統(tǒng)設計[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2014(2):155.

[3] 范飛飛.淺談建筑配電系統(tǒng)的接地設計和常見故障[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2014(9):174-175.

[4] 曹 平.淺析當前民用高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設計[J].科技與企業(yè),2013(13):218，220.

[5] 羅 云.對高層建筑供配電系統(tǒng)可靠性的分析[J].河南科技,2013(19):145，166.

[6] 張連成.關于高層建筑供配電系統(tǒng)設計的探討[J].民營科技,2010(5):269.

[7] 劉 衛(wèi).試論高層建筑配電系統(tǒng)安全設計及防雷措施[J].工程建設與設計,2010(8):109-111.

Discussion on the design of high-rise building power supply & distribution system

Wei Qinghe

(ShanxiZhongchuangBuildingDesignCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

In order to continuously strengthening current high-rise building power supply & distribution system, starting from the aspect of high-rise building power supply & distribution system design, the paper explores its systematical design, and introduce common simple high-rise building power supply & distribution system design methods, with a view to meet high-rise building power consumption demands.

high-rise building, power supply & distribution system, design

2015-03-01

魏清河(1985- ),男,助理工程師

1009-6825(2015)14-0123-02

TU976.1

A