高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)

王彬

（重慶大有建筑設(shè)計(jì)院 重慶市渝北區(qū) 401120）

高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)

王彬

（重慶大有建筑設(shè)計(jì)院 重慶市渝北區(qū) 401120）

在高層建筑設(shè)計(jì)中，低壓配電系統(tǒng)具有十分重要的作用，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)聯(lián)著整體建筑用電情況。針對此，本文首先分析了低壓配電系統(tǒng)，其次對高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了一定的闡述，最后探討了高層建筑電氣中低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以供參考。

高層建筑；電氣；低壓配電設(shè)計(jì)

1 引言

近年來，隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑大量建成并逐步投入使用。在高層建筑中，一般存在較多種類的機(jī)電設(shè)備，用電負(fù)荷較大，這決定了高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)必須在更高的要求下進(jìn)行。低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)聯(lián)著高層建筑中電氣系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，因此，必須對高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷深入的分析研究，以確保居民用電安全。

2 低壓配電系統(tǒng)

在建筑電氣工程中，低壓配電系統(tǒng)是一種較為常見的系統(tǒng)，其主要由高壓配電線路、配電變電所、低壓配電線路、低壓斷路器與配電變壓器等裝置共同構(gòu)成。其中，在低壓配電系統(tǒng)中，低壓斷路器具備十分重要的作用，其能夠促進(jìn)電能合理分配目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并且還具有自動、手動控制開關(guān)的功能。通常情況下，低壓斷路器的開關(guān)動作可采用系統(tǒng)欠壓、失壓或過載方式進(jìn)行控制。

此外，由于電動機(jī)頻率較低，不會對電動機(jī)造成較大的損害，能夠?qū)ο到y(tǒng)中的電源線路與電動機(jī)進(jìn)行更好的保護(hù)，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，低壓斷路器能夠自動切斷電源，進(jìn)而保護(hù)系統(tǒng)中的其他設(shè)備。低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，能夠?yàn)榻ㄖ娏こ坦δ艿恼０l(fā)揮提供保障。但在對系統(tǒng)安全進(jìn)行調(diào)試時，應(yīng)確保操作的規(guī)范性。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行調(diào)試操作與處理，避免其對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。

3 高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)原則

3.1 最優(yōu)原則

①對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格的、反復(fù)的驗(yàn)證，以確保高層建筑低壓配電設(shè)計(jì)計(jì)劃具有可行性，保證建筑的正常、安全用電。②對于高層建筑的低壓配電設(shè)施，應(yīng)確保其能夠滿足用戶的需求用電量，最優(yōu)、平穩(wěn)地發(fā)揮自身功能。③對于高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)，不僅需確保其能夠滿足用戶的用電需求，還要預(yù)留備用電量，以備不時之需。同時，在具體設(shè)計(jì)過程中，在配電設(shè)施的各電路間，要留置出一個安全距離。對于線路，必須使用絕緣材料，以全面消除火災(zāi)隱患。此外，在設(shè)計(jì)高層建筑低壓配電設(shè)施時，還要配套適當(dāng)?shù)姆览紫到y(tǒng)。

3.2 高效原則

通常情況下，高層建筑的低壓配電系統(tǒng)較為復(fù)雜繁瑣，如果沒有進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，必定會對建筑物整體效能造成嚴(yán)重的影響，因此，在進(jìn)行高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)時，必須堅(jiān)持高效原則，具體措施如下：①配電系統(tǒng)要分散裝置，以便合理地分配電能。因?yàn)楦邔咏ㄖ母叨容^高，無法實(shí)現(xiàn)由一個配電中心發(fā)出的電路自上而下地貫穿，這樣電線容易纏繞交叉，有造成折斷、短路的可能。同時，配電系統(tǒng)的分設(shè)置還可以節(jié)約材料。②低壓配電設(shè)施應(yīng)達(dá)到均衡，電量分配的平衡對整個電力系統(tǒng)的良好、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。

3.3 節(jié)能原則

在高層建筑電氣中低壓配電設(shè)施設(shè)計(jì)過程中，必須對其進(jìn)行合理的配置，以比肩線路重疊纏繞現(xiàn)象的發(fā)生，最大限度的節(jié)約項(xiàng)目材料。高層建筑用電量通常較大，這就要求必須遵循節(jié)能原則，并且還要充分的、積極的利用相關(guān)節(jié)能材料，例如太陽能與地?zé)岬取?/p>

4 高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)

4.1 供配電電壓設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高層建筑電氣中供配電電壓設(shè)計(jì)時，為了保證供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性，項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依據(jù)高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)要求進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。通常情況下，高層建筑工程對電力負(fù)荷的要求往往較為嚴(yán)格，普通的一級電力負(fù)荷容量一般較小，所以在進(jìn)行配電電壓的選擇時，應(yīng)當(dāng)在充分結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與實(shí)際電力負(fù)荷需求的基礎(chǔ)上，盡量選用一路或兩路市政電源，或者是發(fā)電機(jī)組作為整個高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源，以更好的滿足建筑物居住人員用戶需求。通過相關(guān)研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，通常采用10kV高壓電源與380/220V低壓配電電壓作為整個高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源。

4.2 電源

高層建筑對電源強(qiáng)度的要求通常較高，再加上用電設(shè)備中往往存在大量的一級負(fù)荷與二級負(fù)荷，要想更好的滿足用電設(shè)備對電力的需求，必須保證電源具備強(qiáng)大的動力。所以，高層建筑一般采用兩路電路獨(dú)立供電的方式，而這兩路電路通常來源于不同的變電站或是同一變電站的不同母線段。通過此種方式，即便一條回路出現(xiàn)故障時，另一條回路依舊能夠正常運(yùn)行，從而確保各用電設(shè)備正常工作的持續(xù)進(jìn)行。此外，在高層建筑中，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置一定的備用電源或應(yīng)急電源，柴油發(fā)電機(jī)就是常用的備用供電設(shè)備，但發(fā)電機(jī)的容量大小，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑的用電需求來確定。

4.3 配變電所

對于高層建筑的配變電所設(shè)計(jì)，應(yīng)確保其滿足布局合理、分散布置需求。在選擇配變電所位置時，應(yīng)當(dāng)盡量避開人口流動量較大的區(qū)域以及低洼區(qū)域。在配電室中，應(yīng)當(dāng)做好防潮、防塵的措施，以確保各項(xiàng)設(shè)備的安全運(yùn)行。對于配電變壓器的容量，必須進(jìn)行合理的選擇，通常需要保證其正常工作功率低于其限定功率的60%。此外，還需要設(shè)置專門的管理人員對配變電所進(jìn)行定期的巡視和檢查，確保配變電室的正常運(yùn)行。對于高層建筑的低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)采用模塊供電的方式，并留出一定的備用模塊，以便在某些線路出現(xiàn)故障時作為應(yīng)急的更換線路。

4.4 高低電壓運(yùn)行和結(jié)線方式

（1）電力系統(tǒng)高壓線應(yīng)當(dāng)采用單母線運(yùn)行結(jié)線方式與10kV進(jìn)線。對于變壓器低壓側(cè)，應(yīng)當(dāng)采用分段的、獨(dú)立的單母線結(jié)線運(yùn)行方式，并每結(jié)一段單母線對應(yīng)一臺變壓器。對于各段母線的聯(lián)結(jié)與操控，應(yīng)當(dāng)采用母聯(lián)開關(guān)方法。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)的每一段母線均應(yīng)獨(dú)立運(yùn)行，如果某一臺變壓器發(fā)生了運(yùn)行故障，相關(guān)操作人員可采用手動方式關(guān)閉該段母線的母聯(lián)開關(guān)，然后通過同一組的另外一臺變壓器進(jìn)行正常供電。在高層建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一旦變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行，低壓配電母線中的母聯(lián)開關(guān)就會自動開啟，恢復(fù)正常運(yùn)行模式。

（2）對于電力系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)中的應(yīng)急母線設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)采用正常的柴油發(fā)電機(jī)電源供給與電源用電作為整體低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)急母線，以提供充足的電量，保證高層建筑應(yīng)急情況下低壓配電的下一級電力負(fù)荷量。對于母線中的雙向開關(guān)，通常不包括電氣設(shè)備與機(jī)械連鎖，可有效預(yù)防向市政供電網(wǎng)中反向供電現(xiàn)象的發(fā)生，并且還可通過雙重電源或是雙回路供電方式，滿足消防設(shè)施負(fù)荷用電需求。在變配電系統(tǒng)末端配電箱中，應(yīng)急設(shè)備可相互切換。

4.5 接地保護(hù)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，為了保證建筑用電安全，避免人身與財產(chǎn)受到電力系統(tǒng)的損害，通常需要在電力系統(tǒng)化中設(shè)置自動切斷故障電路的設(shè)備或接地保護(hù)裝置，以確保供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行與用電安全。在進(jìn)行建筑電力設(shè)計(jì)時，對于接地保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置，應(yīng)當(dāng)依據(jù)建筑電力與建筑工程特征進(jìn)行，具體設(shè)置方式的確定應(yīng)當(dāng)參照建筑配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的使用情況、電氣回路中的保護(hù)線額截面、接地形式。但在此過程中，無論采用何種接地保護(hù)方式，均需要進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)，以避免建筑電路受到外部危險電壓的影響或是威脅。

此外，高層建筑電力設(shè)計(jì)接地保護(hù)模式主要包括Tr、TN、IT三種。其中，Tr系統(tǒng)主要用于外漏設(shè)置導(dǎo)電部分的接地故障保護(hù)，具備切斷故障回路電流、保護(hù)電氣系統(tǒng)的作用。TN系統(tǒng)主要用于發(fā)生故障的電流較大或金屬性短路的電氣系統(tǒng)保護(hù)，因此，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)置時，可采用電流保護(hù)器的方式進(jìn)行電流短路以及電路負(fù)荷的保護(hù)設(shè)置。

5 結(jié)語

總而言之，隨著高層建筑工程的不斷完善，建筑用電設(shè)備也在不斷增加，這對高層建筑的低壓配電系統(tǒng)的安全性、有效性與自動化功能提出了更高的要求。針對此，在進(jìn)行高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在充分考慮建筑的功能、結(jié)構(gòu)和用電需求的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)的、合理的設(shè)計(jì)方案，盡可能的簡化電氣系統(tǒng)設(shè)置，最大限度的減少損耗，提高供電質(zhì)量，確保用電安全性、穩(wěn)定性，更好的滿足人們在實(shí)際生活中對于用電的需求。

[1]王成哲.基于高層建筑電氣的低壓供配電系統(tǒng)相關(guān)問題分析[J].建筑·建材·裝飾，2015（02）：182.

[2]葉飛.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性論述[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2015（12）：61.

[3]王成哲.基于高層建筑電氣的低壓供配電系統(tǒng)相關(guān)問題分析[J].建筑·建材·裝飾，2015（02）：182.

TU976.1

A

1004-7344（2016）15-0302-02

2016-5-10

王彬（1983-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。