淺析高層建筑電氣中的低壓配電設計

趙海猛

摘 要：由于高層建筑的垂直高度較高，且電氣設備與電力用戶眾多，高層建筑對于電力的需求較大，因此需要更加科學合理的低壓配電設計以確保其電力建設的良好效果。本文首先闡述高層建筑電氣中的低壓配電設計原則，進而對高層建筑電氣中的低壓配電設計優化路徑進行探討，分別從設備設計、電能設計與安全設計三個方向入手。

關鍵詞：高層建筑；電氣；低壓配電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.156

0 前言

在進行高層建筑電氣低壓配電設計的時候，需要結合相應的技術規范與設計要求，嚴格遵循最優化與經濟性的設計原則進行設計，綜合考量高層建筑的建筑類型、使用類型與實際用電需求，在滿足高層建筑用電需求的同時，也要保證低壓配電系統的安全性與可靠性。

1 高層建筑電氣中的低壓配電設計原則

1.1 最優化設計原則

對高層建筑進行低壓配電設計，應當根據高層建筑的建筑特點來進行。首先，結合高層建筑耗電量等特點，考慮實際的低壓配電施工可行性，并進行高層建筑電氣中的低壓配電設計，對設計結果進行反復考量、計算與驗證，確保低壓配電系統設計的可行性與實用性。其次需要保證高層建筑的日常用電與安全用電使用需求，并為高層建筑的低壓配電系統提供備用電源或發電設備。

1.2 經濟性設計原則

高層建筑電氣設計中的低壓配電系統設計，應當滿足設計的經濟性原則，盡量減少設計與施工成本的投入，盡量保證低壓配電系統設計能夠實現最大化的經濟效益。在設計的過程中，首先需要對配電線路進行合理規劃與設計，減少線纜的使用，節省用電材料。還需要充分發揮出高層建筑的用電優勢，盡量使用節能材料，如太陽能、風能等新能源節能材料，以減少在低壓配電系統設計與施工過程中的成本投入。在具體的施工過程中，應當著重加強低壓配電系統的預算管理。

2 高層建筑電氣中的低壓配電設計路徑

2.1 低壓配電設施設計

高層建筑電氣系統中的低壓配電系統，是由低壓與高壓配電線路、配電變壓器等相關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，需要進行科學合理的低壓配電設施設計。

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，在進行電力供應系統設計時，通常使用源于不同變電所的兩路獨立電源。出于應對突發電力情況的需要，高層建筑還應當搭配備用電源或者發電設備，如柴油發電機等，根據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電設備。此外，高層建建筑還需要對消防設備的電力系統進行合理設計，包括消防水泵、消防風機、消防電梯等，在進行施工的過程中加以合理規劃與科學配置[1]。

2.2 低壓配電電能設計

低壓配電系統的電能設計，應當根據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，根據使用功能進行區域劃分，并根據其歷史分區電能負荷密度確定不同分區的電能特點，確定電能負荷密度值。低壓配電設計的過程中，通常將最大負荷設置為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。負荷密度法的應用較為簡單，能夠實現配電負荷計算與變電負荷計算。在實際的低壓配電系統設計中，根據電能負荷計算結果，來確定供電設備。在具體應用時，應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，并將電能計量設備統一安裝在一個位置集中計量，由線纜進行連接。

2.3 低壓配電安全設計

高層建筑電氣設計中的低壓配電安全設計，通常包括接地故障保護、短路保護與過電流保護，在低壓配電設計過程中需要嚴格遵循我國相關的設計規范，切實保障低壓配電系統的安全性與可靠性。本文著重闡述低壓配電系統的接地保護系統。接地保護系統中最為常用的三種接地保護模式包括IT、TT、TN三種，其中，IT接保護模式能夠在低壓配電系統外網區域發生電路故障，且低壓配電系統無法實現對于供電系統的保護性中斷的情況下，自行啟動保護模式，以避免配電系統故障造成更大的損失。

TT系統是電源中性點的接地保護設計，能夠對發生漏電或者接地故障時的電氣設備實現接地保護。通常中性線N與PE之間，由于配電關系不存在而并不進行電力流通，二者之間并無通電。通常在用電負荷較小的高層建筑中，會使用TT接地保護系統。

TN系統是當前最為安全有效的接地保護系統，在民用建筑電氣設計中較為常用，電容量較低或者用電要求不高的電氣系統皆可使用。TN接地保護系統的設計需要將所有電氣設備外殼與保護線相連，以形成保護模式，并且連接配電系統的中性點。TN接地保護包括三種模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系統是將工作零線同時作為接零保護線，是一種三相四線接地保護形式，通常在一般的電氣設計中較為常用；TN-S模式是將工作零線與專用保護線相互分離，使用TN-S模式的電氣設備金屬外殼接零保護是通過專用保護線來實現的，相對而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑臨時供電，在高層建筑電氣低壓配電設計中的運用較少[2]。

3 結語

總而言之，高層建筑電氣中的低壓配電設計具有相當程度的復雜性，其低壓配電系統設計的合理與否，與高層建筑中電力用戶的用電效果與用電安全息息相關，因此必須對低壓配電系統設計工作給予足夠的重視，并全面考量到高層建筑中低壓配電系統可能會發生的安全性問題，制定行之有效的措施對這種安全性問題加以規避。

參考文獻：

[1]劉新明.淺談高層建筑電氣中的低壓配電設計[J].林業科技情報，

2016，48（04）：78-79+85.

[2]艾迎春.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性探討[J].建材與裝飾，2016（09）：104-105.