高層建筑電氣設計低壓供配電系統的可靠性解析

毛愷

摘 要：本文在研究中以高層建筑電氣設計為核心，分析高層建筑電氣設計低壓供配電系統的特征，明確系統可靠性設計要求，提出可靠性設計路徑，保證低壓供配電系統的可靠運行，并為相關研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；低壓供配電系統；可靠性

高層建筑由于樓層高，其用電量要遠遠高于普通建筑物，其電壓負荷也會隨之增加，再加上高層建筑中的電器數量多，很容易滋生出安全隱患，這就凸顯出低壓供配電系統可靠運行的重要性，以保證高層建筑電力系統的安全運行。在這樣的環境背景下，探究高層建筑電氣設計低壓供配電系統的可靠性具有非常重要的現實意義。

一、影響高層建筑低壓供配電系統可靠性的因素

（一）過載短路問題

在高層建筑電氣設計中，站在低壓供配電系統可靠性視角上，要加大對過載保護與短路保護的重視力度，保證在配電系統發生故障時，斷路器和保護裝置及時反應，切斷故障電路，進而保證供電線路與供電設備的安全性。

（二）接地質量問題

在高層建筑電氣設計中，常常發生低壓供配電系統接地形式混亂問題，或是接地管理混亂，再加上接地處理沒有充分的重視，接地處理不規范，沒有根據相關要求和標準進行操作，很容易發生接地質量問題，降低低壓供配電系統的可靠性。

（三）保護裝置問題

在數據統計調查中，發現大多數高層建筑低壓供配電系統都存在安全保護裝置安裝設置問題，不能及時檢測與控制供配電系統漏電問題，導致觸電事故和火災事故的發生，一旦發生，無論是人員傷亡還是財產損失都十分嚴重。

（四）漏電保護問題

漏電保護是低壓供配電系統的一種保護性措施，可以直接預防或是控制接地事故，若人體接觸電流，漏電保護裝置可以瞬時跳閘，切斷電源，保證人身安全。但就當前而言，在低壓供配電系統設計中，無論是漏電保護裝置的選擇或是使用，都存在一定的問題，降低了漏電保護裝置的保護作用，影響低壓供配電系統的可靠性。

二、高層建筑電氣設計低壓供配電系統設計要求

（一）安全性

供配電是高層建筑電氣設計中的關鍵點，直接影響高層建筑的使用性能和質量安全，由于近幾年城市快速發展，高層建筑結構趨于多樣化，提高了低壓供配電系統設計要求。相比于傳統建筑而言，高層建筑空間跨度大，尤其是縱向跨度更大，再加上大量配置電梯、空調等用電設備，其安全穩定運行全部依賴于配電系統的電力支持，使得低壓配電系統的可靠性直接關系到高層建筑用電安全。

（二）可靠性

在高層建筑電氣設計中，低壓供配電系統必須具備可靠性，這主要是因為低壓供配電系統的可靠性直接關系到高層建筑用電設備運行的安全性，考慮到高層建筑的特征，一旦發生火災，由于樓宇高、跨度大，不利于火災救援，只能依靠高層建筑的消防措施和安全通過進行人員疏散，而消防裝置必須依賴于供電電源的可靠運行。這就說明若供配電系統可靠性低，一旦出現火災，淋水系統、消防電梯、報警設備等消防滅火設備無法發揮作用。

（三）持續性

在低壓供配電系統運行中，必須具備持續性特征，保證供電的持續性，借助電網提供分別獨立的電源，達到一級負荷要求和二級負荷要求，配以柴油發電機組作為備用或者應急電源。

三、高層建筑電氣設計低壓供配電系統設計

（一）明確系統配置要求

第一，非消防一級負荷供配電要求。基于低壓供配電系統可靠性視角，針對關鍵負荷而言，必須設置雙重電源，或是啟動備用電源，兩個電源相互獨立，其中一個電源發生故障后，另一個電源會立即啟動，保證高層建筑的正常供電，防止斷電事故的發生。第二，非消防二級負荷供配電要求。以回路供電為主，通過同步供電的方式保證電量充足，提高高層建筑低壓供配電系統的可靠性。第三，民用高層建筑供電要求。若消防用電負荷為一級，系統主電源與備用電源則獨立于回路，實現雙電源供電；若消防用電負荷為二級，則由主電源、變電源進行雙回路電源供電。

（二）優化干線配置方案

在低壓供配電系統干線配置中，有三種配置方式，一是電源、變壓器進行分段低壓單母線，安裝應急備用電源，符合消防負荷或是非消防負荷要求。這種干線配置方案一般應用在普通高層住宅建筑中，滿足規范化設計要求，但所需應急電源容量大，會提高投入成本。二是獨立兩路電源、變壓器分別運行和使用，實現低壓單母線分段，安裝應急備用電源。這種干線配置方案供配電可靠性高，可以應用在大負荷高層建筑中。三是電源、變壓器進行低壓母線分段，利用電源線低壓引出兩個回路電源，使用到兩個低壓分母線段中。

（三）加強主接線設計

在高層建筑電氣設計中，低壓供配電系統直接面向控制終端，設備類型較多，分散分布在各個區域中，再加上現場條件復雜，在長時間操作頻繁的情況下，會受諧波干擾而發生安全隱患。對此，在系統可靠性視角下，以系統集成方式為主進行主接線設計，不僅提高供配電系統的可靠性，還降低了投入成本和運行維護成本。在實際設計中，選擇380/220V交流電，以放射式、樹干式結合的供電結構為主，其中重要負荷和集中負荷必須選擇放射式供電，而一般負荷則選擇放射式負荷和樹干式負荷結合供電的形式，保證供配電系統的安全性和可靠性。

（四）提高備用電源質量

為了保證低壓供配電系統的可靠性，控制區域性停電干擾，要合理設置備用電源，并提高備用電源質量，站在安全性角度上，備用電源必須滿足以下要求：第一，在單臺機組運行中，機組額定容量要低于1500kVA；第二，備用電源可以在斷電后0s-10s內啟動，以控制停電損失；第三，發電機組達到額定轉速后，遵循從大至小的原則分批投入，以降低低壓母線啟動壓力。

四、結語

綜上所述，在高層建筑電氣設計中，要對低壓供配電系統的可靠性進行深入分析，了解影響低壓供配電系統可靠性的因素，提出系統可靠性設計方案，規避各種安全隱患問題，提高低壓供配電系統運行的可靠性和安全性。

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