建筑電氣工程供配電系統設計分析

楊宏偉

【摘 要】隨著社會經濟的不斷發展，各種現代電器層出不窮。對電力的需求在增加，這給供電系統帶來了巨大的壓力。如果配電系統存在安全問題，將會造成無法估量的損失。因此，安全、可靠、合理和節能是配電系統中最重要的因素。其中，高層建筑供配電系統的設計是一項相對專業和復雜的工程。由于高層建筑供配電系統的設計涉及大量專業知識，有必要利用各種專業知識和電力系統的實際情況進行設計，從而達到優化設計的目的。

【關鍵詞】建筑電氣工程；供配電系統；設計

供配電系統作為現代高層建筑機電工程重要的基礎組成，承載著建筑電力系統電能配、用環節控制，依據實際效用差異，可分為區域變電站及用戶變電站兩部分。現代高層建筑相關供配電系統主要的服務對象即建筑使用者及建筑內部電氣設備，因此供配電系統運行應與建筑電力系統整體要求相對應，從而保障建筑整體機電工程的使用安全、可靠。高層建筑相關供配電系統，通常采用功率單方向流動的模式，即由電源端至用戶端流動的模式，以便于電能分配和降壓處理，進而使外部電能轉化為可供用戶端直接使用的電能。一般來說，現階段的高層建筑電壓普遍不會超過110kV。設計人員在供配電系統設計階段，需結合建筑實際需求，科學確定用電量、系統負荷等參數范圍，綜合性思考問題優化設計方案，在滿足建筑基礎使用需求的基礎上，盡量增強系統的可擴展性。

1建筑電氣工程供配電系統設計原則

1.1供電線路的安全性

根據建筑物的性質、要求、用電設備的分布和環境特征等因素對供電線路進行布線控制。在安全、節約的原則下，城區的高層建筑群或者是郊區樓盤的別墅以及低層建筑群的低壓配電方式在建筑電氣低壓供配電設計中絕大部分都是采用分區樹干式配電方式，另外，城市路邊的路燈供配電中，每個燈桿內部從燈芯到燈桿腳的連接方式與干線接駁的接線也是樹干式配電接線方式。干線首端安裝的短路保護電器保護分支線長度多少，即如何確定安全長度為多少，在設計實踐中，是設計人員需要探討研究的問題。

1.2建筑供配電系統的可靠性

電氣設計最重要的是供配電系統的安全性、可靠性。高層建筑中的消防控制室、消防水泵、消防電梯、火災自動報警、自動滅火系統、應急照明等消防設備為一級負荷，柴油發電機房送風機，專用變電所所用的送、排風機及消防水泵房、消防電梯所用的污水泵等設備應與消防設備一樣為一級負荷。電氣負荷中一級負荷最為重要。在對一級負荷的電器設備配備兩個電源外，還需安裝應急電源。應急電源的作用是保證特殊情況下，對一級負荷電器設備的供電，因此應急電源嚴禁介入其他電器負荷。柴油發電機組和EPS應急電源是建筑電氣設計中最常用的應急電源。

1.3供配電系統設計的合理性

電氣節能的基礎來自于合理的供配電系統，供電方案的合理性取決于企業對用電量的預測。對于企業建筑而言，配電系統的合理性同等重要。企業建筑內配電設計要減少配電級數和設計科學的配電路徑。配電級數的數量不但造成上下級配合復雜，還會增加元器件的數量，而增加故障上升率，并且會使配線電纜的放大。線纜的加長以及供電質量的問題都與配電路徑是否合理有關。配電路徑的不科學主要原因是配電間不合理的位置所致，所以在設計企業內部配電系統時，要及時優化其位置，否則難以發揮節能的效果。

1.4電氣供配電系統節能性

在實際工作中，為了實現變壓器的節能目的，需要對投資與年耗電量等諸多因素進行綜合性考慮。通過實踐我們知道，經濟合理的配電變壓器，在選型和設計時要根據配電變壓器的投資回收年限來最終確定具體型號。一般采用變壓器投資費用價差和年耗電的電費價差來獲取。對于配電變壓器節能優化選型，需要依據高層建筑所需的實際電負荷要求，通常要稍高于變壓器最佳負荷來選擇型號。

2高層建筑電氣工程供配電系統設計方法

2.1電源系統設計

電源是整個供配電系統的核心組成部分，對供配電穩定性、安全性都有直接影響。高層建筑供配電系統電源，最少需兩路獨立電源，一個備用電源，以及三級保護設備。具體設計前，要先計算電氣負荷，合理確定功率，可采用負荷密度法和需要系數法進行計算。在根據負荷等級采取有針對性的設計方案，科學選擇電源設備。另外，設計中要考慮到電源過壓、過熱、過流問題，避免電源故障引起非計劃性停電，影響供配電穩定性與安全性。

2.2照明系統設計

照明系統設計影響建筑能耗，關乎建筑基本功能實現，涉及到整個建筑的內部照明。主要設計內容包括：照明供配電線路、線路控制類型、照明方式選擇等多個方面。照明系統設計中要考慮到節能問題，可充分利用自然采光，最大程度上減小人造照明使用，實現照明節能。另外，要將一般照明區和特殊照明區分開設計，考慮到特殊照明區對照明的特殊要求。照明控制方面，為降低照明能耗，可選擇感應燈、聲控燈，減少無人照明。

2.3線路設計

線路設計影響供配電穩定性、穩定性，關乎供配電線損率。線路設計過程中要根據實際情況，科學計算線路負載和總長度，盡量減少線路電阻。另外，要考慮到所使用的管線防火性能，要求使用阻燃型、耐火型電線電纜。可在護套材料中加入阻燃添加劑，避免電線電纜起火。線路敷設過程中，不論墻板內安裝，還是樓板內安裝，PVC管都要采用暗敷設方法。此外，消防用電分支線路不應跨越防火分區，且防火分區應配置保護開關。線路保護器方面，要考慮到高層建筑用電特殊性，保障保護器靈活程度。若線路保護器設計不當，導致保護器敏感度低，發生線路故障時便無法采取保護措施，便可能誘發電氣火災。

2.4防雷接地設計

高層建筑整體結構高，供配電系統在雨季易遭受雷火災害，要進行必要防雷擊接地設計，避免遭受雷擊導致電氣設備故障。具體設計中要結合當地氣候條件，以及建筑使用等級，安裝避雷裝置，通過避雷裝置降低雷電繞擊概率。除了要安裝避雷裝置外，還要加強電氣設備防雷能力，防止建筑遭受雷擊時相關設備受到破壞。另外，還要進行接地系統設計。通過接地系統將電氣設備與大地連接，使電氣設備電位接近大地電位，就能電流避免對人身造成傷害。可有效防止電氣設備因雷擊遭受損壞，同時又可確保用電安全。接地系統設置方面，要做防腐、降阻、均壓處理。避免接地系統地下部分被腐蝕，電阻率不符合要求，接地均壓不好等一系列問題的出現，從而保障接地系統功能的發揮。

2.5諧波防治設計

高層建筑電氣程度非常高，使用了大量電氣設備，易受到諧波干擾和影響。一旦發生諧波干擾將對供配電系統運行穩定性、安全性造成影響，導致繼電器拒動、誤動，引起控制錯誤，削弱控制信號傳輸穩定性，甚至造成電氣元件損壞問題的發生。因此，供配電系統設計中要考慮到諧波防治問題。可采用的主要防治措施有：加裝抗干擾設備；科學控制走線等措施。從走線控制方面來看，應盡可能縮短走線，控制好線距，柜內線應采用屏蔽線，且設備走線和電源走線要避開高壓高頻回路動力線。

3結束語

總而言之，在建筑電氣工程設計過程中進行供配電設計時，不僅要考慮居民的基本生活用電，還要保證特殊情況下的用電需求。因此，在設計中，應考慮最大允許范圍，為居民提供安全穩定的電力環境。同時，在建筑供配電的設計過程中，不僅要考慮用電的便利性，還要充分考慮檢修的便利性，以免與其他設施發生沖突。

參考文獻：

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