高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計分析

文/張俊杰 華誠博遠工程技術(shù)集團有限公司天津分公司 天津 300000

1、高層建筑中進行配電系統(tǒng)設(shè)計原則

1.1 優(yōu)化設(shè)計的原則

優(yōu)化原則是指在安全性能的得到保證的情況下，最大限度的經(jīng)濟性、合理性、協(xié)調(diào)性、可行性等方面的最優(yōu)化，在低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮資金問題和節(jié)能問題。首先，應(yīng)根據(jù)建筑物的建構(gòu)特性合理布置配電系統(tǒng)的位置和結(jié)構(gòu)，在電源負荷的設(shè)置中，應(yīng)適當比建筑物所需最大負荷高一點，以便于日后建筑物投入使用有特殊要求時再進行擴容，還要配置備用電源以應(yīng)對電源發(fā)生意外的情況。設(shè)計配電線路時，應(yīng)充分考慮線路之間的絕緣問題，在各線路之間預(yù)留好充分的距離以保證配電系統(tǒng)的安全性，還要在配電系統(tǒng)上設(shè)置防雷擊設(shè)備，以減小自然因素對配電系統(tǒng)的威脅。另外在設(shè)計配電系統(tǒng)時要對其進行反復(fù)驗證，以免實際施工時出現(xiàn)問題導(dǎo)致更大的經(jīng)濟損失。

1.2 合理高效的原則

對于高層建筑來說，由于設(shè)計的復(fù)雜性，以及實際環(huán)境的特殊性，在這個低壓配電的實際應(yīng)用過程中，會產(chǎn)生各種類型的電能損耗，一方面會產(chǎn)生大量的費用支出，另一方面隨著電能損耗的增加也會誘發(fā)一些潛在的安全事故。因此，在高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計應(yīng)當盡可能的降低各種電能的損耗，在實際的損耗中，可以說是包括了直接的損耗和間接的損耗，不論是直接還是間接所產(chǎn)生的電能損耗都是比較高的。

2、高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計路徑

2.1 低壓配電設(shè)施設(shè)計

高層建筑電氣系統(tǒng)中的低壓配電系統(tǒng)，是由低壓與高壓配電線路、配電變壓器等相關(guān)控制保護裝置共同組成的。對于高層建筑來說，由于樓層高、電力用戶多、電能耗能高等原因，需要以低壓配電系統(tǒng)來滿足高層建筑安全用電的需要。在這個過程中，需要進行科學(xué)合理的低壓配電設(shè)施設(shè)計。在確定電源負荷的時候，需要充分考慮該高層建筑的實際用電需要，考慮高層建筑的建筑形式是商業(yè)建筑還是民用建筑。通常來說，可以將高層建筑的電源負荷劃分為一級與二級負荷，在進行電力供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時，通常使用源于不同變電所的兩路獨立電源。出于應(yīng)對突發(fā)電力情況的需要，高層建筑還應(yīng)當搭配備用電源或者發(fā)電設(shè)備，如柴油發(fā)電機等，根據(jù)高層建筑的電力能源實際需求，選定合適的、超過一級電源負荷容量的發(fā)電設(shè)備。此外，高層建筑還需要對消防設(shè)備的電力系統(tǒng)進行合理設(shè)計，包括消防水泵、消防風(fēng)機、消防電梯等，在進行施工的過程中加以合理規(guī)劃與科學(xué)配置。

2.2 低壓配電電能設(shè)計

低壓配電系統(tǒng)的電能設(shè)計，應(yīng)當根據(jù)高層建筑的電能負荷等級選擇不同計算方式，如負荷密度法等。通常來說，如果高層建筑的建筑類型為民用建筑，其用電性質(zhì)為生活用電，則通常按照負荷密度法進行電能計算，以平方千米作為計算單位，根據(jù)使用功能進行區(qū)域劃分，并根據(jù)其歷史分區(qū)電能負荷密度確定不同分區(qū)的電能特點，確定電能負荷密度值。低壓配電設(shè)計的過程中，通常將最大負荷設(shè)置為30min，引用電力能源消耗量與無功功率補償作為重要的計算依據(jù)。負荷密度法的應(yīng)用較為簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)配電負荷計算與變電負荷計算。在實際的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)電能負荷計算結(jié)果，來確定供電設(shè)備。在具體應(yīng)用時，應(yīng)當注重電能分配的合理性，如用作居住功能的高層民用建筑，可以以一戶一表的方式進行電能分配，并將電能計量設(shè)備統(tǒng)一安裝在一個位置集中計量，由線纜進行連接。

2.3 低壓配電安全設(shè)計

2.3.1 低壓配電IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)在進行工地電力供應(yīng)時擁有極大的優(yōu)越性，首先，其能夠給予工地以強大且持續(xù)的電力，其次，其能夠保證工地供電的安全性，既能夠保證工友的安全，而且對于一些供電時間較長和供電要求較高的場所，低壓配電IT系統(tǒng)可以有成效的保證供電的穩(wěn)定性，保障用電場所的穩(wěn)定生產(chǎn)和有效營業(yè)，這些優(yōu)點也就致使大多數(shù)企業(yè)的電力供應(yīng)系統(tǒng)都采用了低壓配電IT系統(tǒng)。而低壓配電IT系統(tǒng)也是相對的對某些區(qū)域進行設(shè)置，比如其保護區(qū)域主要為經(jīng)過帶電阻、電抗或者阻抗的電源端口，以及外漏的用電設(shè)備的導(dǎo)電部分。而針對低壓配電IT系統(tǒng)的電源端口帶電區(qū)域就可以不進行接地設(shè)置。

2.3.2 低壓配電TT系統(tǒng)

在建筑電氣系統(tǒng)應(yīng)用低壓配電TT系統(tǒng)設(shè)計時，在對接地保護上是存在選擇性的。在實踐過程中，若采用的方式為低壓運行的方式，那么電力系統(tǒng)中的中性線N與通電系統(tǒng)PE，兩者聯(lián)合。同時，PE在實踐過程中，若不存在通電的可能時，電氣的運作狀況并不會因此而受到打擾。針對電氣設(shè)備少，電容量較低，用電要求低的地區(qū)時，建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)中TN系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用范圍。但是，就實際而言，城市的一些低壓線路供電也會使用低壓配電TT系統(tǒng)進行電力供應(yīng)，同時，對于某些使用低壓配電TT系統(tǒng)的用電系統(tǒng)，供電部門也會對其進行相關(guān)規(guī)定。

2.3.3 低壓配電TN系統(tǒng)

不僅僅TT系統(tǒng)可以供電應(yīng)用，與此同時，TN系統(tǒng)同樣可以作為低壓配電系統(tǒng)進行供電應(yīng)用，但是TN系統(tǒng)工作需要一定的條件，首先我們需要準備一根保護線，然后利用保護線連接所有的電氣設(shè)備，同時，中性點也應(yīng)該在這條保護線上出現(xiàn)。同時需要連接的還有配電系統(tǒng)的各個中性點之間。TN-C，TN-S以及TNC-S均為TN系供電系統(tǒng)的模式之一。這些模式的設(shè)置依據(jù)，主要是指低配電系統(tǒng)的要求下開展的，在設(shè)計過程中，確定一定連接方式時，則需要在電網(wǎng)線路的導(dǎo)線截面要求大小下進行選擇，同時，在實踐過程中，為了能夠減少整體線路出現(xiàn)影響，需要選擇正確的接線方式進行操作。在實踐過程中，TN-C，TN-S和TN-C-S這三者模式優(yōu)點缺點并存，比如三相四線加PE線的接地系統(tǒng)即為TN-S模式，其實際應(yīng)用場合主要為數(shù)據(jù)處理和精密電子儀器或者易燃易爆炸場合，而TN-C即為單獨的三相四線模式，雖然其存在一定的局限性，但是其設(shè)計方案在生活中非常易于實現(xiàn)。除此之外，對于工礦企業(yè)而言，TN-CS就是最佳選擇了。

結(jié)語：

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，各種類型的高層建筑不斷出現(xiàn)，電氣中低壓配電設(shè)計的重要性進一步凸顯，在充分認識了低壓配電設(shè)計的基本原則、內(nèi)容體現(xiàn)等之后，就必須要嚴格的按照相關(guān)的設(shè)計要求進行，只有這樣，才能保證低壓配電設(shè)計的科學(xué)性與合理性。