高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析

摘要：隨著人們對(duì)建筑業(yè)使用要求的不斷提高，高層建筑的興起也對(duì)建筑電氣設(shè)備提出了更高的要求。為了滿足用戶的需求，電氣工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先從基礎(chǔ)出發(fā)，優(yōu)化供配電系統(tǒng)，適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的電氣工程，提高用戶對(duì)建筑使用的滿意度。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣工程;供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì);分析

一、概述高層建筑供配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容

供配電系統(tǒng)是當(dāng)前高層建筑電氣工程中最基本的組成部分。如果分類標(biāo)準(zhǔn)是以使用效果為依據(jù)的，則可分為區(qū)域變電所和用戶變電所兩部分。主要是控制建筑物內(nèi)的配電和用電。供配電系統(tǒng)的使用和設(shè)計(jì)應(yīng)滿足其使用對(duì)象和供配電系統(tǒng)的使用要求，其主要對(duì)象是用戶和以用戶為基礎(chǔ)的電氣工程，因此供配電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足用戶和電氣的要求工程。這樣可以提高用戶的滿意度，在很大程度上保證電氣工程的安全。高層建筑配電系統(tǒng)的主要應(yīng)用方式是電流從供電端逐步流向用戶端，成為單向的潮流。采用這種方式的主要目的是對(duì)電能進(jìn)行降壓處理和分配。10/0.4kV為高層建筑供配電總設(shè)計(jì)電壓等級(jí)。設(shè)計(jì)人員不能僅僅依靠理論來(lái)設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)建筑物的具體用途和特殊需要，科學(xué)確定相關(guān)參數(shù)的取值范圍，綜合考慮設(shè)計(jì)方案，最大限度地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

二、高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在高層建筑中，電能的有效供給和分配依賴于科學(xué)的供配電系統(tǒng)，因此在電氣工程運(yùn)行中，必須實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。根據(jù)高層電氣工程供配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需要和用戶的實(shí)際需要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（一）安全性原則。對(duì)于各種工程來(lái)說(shuō)，安全原則是必不可少的，特別是在電氣工程中，故障風(fēng)險(xiǎn)很大。在運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要從根本上保證供配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定，為提高高層建筑的供電效果和安全性打下良好的基礎(chǔ)。此時(shí)，供配電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在高層建筑中間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流的有效控制，為完善系統(tǒng)的總體規(guī)劃提供幫助。

（二）節(jié)能性原則。節(jié)能環(huán)保是建筑業(yè)永恒的主題。在高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還必須加強(qiáng)節(jié)能要求的實(shí)踐。目前，設(shè)計(jì)人員主要依靠降低電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但在這一環(huán)節(jié)，也要實(shí)現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用的優(yōu)化，從而達(dá)到減少電力浪費(fèi)的目的。例如，在空調(diào)風(fēng)機(jī)或水泵電機(jī)的設(shè)計(jì)中，集成了變頻控制設(shè)計(jì)，為節(jié)能降耗提供技術(shù)支持。

（三）經(jīng)濟(jì)性原則。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，貫徹節(jié)能的原則，能夠有效地提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低能耗，在一定程度上達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性的目的。然而，在實(shí)踐中，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。只有開(kāi)發(fā)商和施工單位充分重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性要求，才能最大限度地節(jié)約成本，增加收益。在這一環(huán)節(jié)中，要求設(shè)計(jì)人員具備專業(yè)素質(zhì)和豐富經(jīng)驗(yàn)，能夠根據(jù)高層建筑的實(shí)際供配電需求，設(shè)計(jì)出完全合適的應(yīng)用方案，完成對(duì)設(shè)備、材料、人員、技術(shù)和工期的有效篩選和控制，從而使方案的經(jīng)濟(jì)性最大化。

三、供配電系統(tǒng)的具體設(shè)置

（一）變壓器的設(shè)計(jì)

為了使供配電系統(tǒng)更加安全可靠，需要考慮變壓器的運(yùn)行情況，并注意變壓器的材質(zhì)類型。低能耗變壓器可以節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，降低電能消耗。70%～85%的負(fù)荷率是變壓器運(yùn)行的最佳狀態(tài)。如果變壓器長(zhǎng)時(shí)間在這個(gè)值工作，可以有效地緩解變壓器的工作壓力，提高變壓器的承載能力。它不僅可以穩(wěn)定供配電系統(tǒng)，而且可以實(shí)現(xiàn)電力資源的重復(fù)利用，提高能源利用價(jià)值。由于高層建筑的運(yùn)行和使用是周期性的，而且用電量往往是可變的，因此變壓器應(yīng)根據(jù)不同的周期和周期進(jìn)行定期調(diào)整。例如，白天工作時(shí)間的用電量必須大于晚上，夏季和冬季空調(diào)的高利用率一般大于春秋兩季。這種時(shí)差要求對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)整，以更有效地節(jié)約高層建筑的電力資源和運(yùn)行成本。如針對(duì)變壓器白天工作負(fù)荷大的特點(diǎn)，可采用獨(dú)立變壓器作為日間變壓器，以滿足供配電晝夜間隔大的特點(diǎn)，減少電能損耗，減輕變壓器的運(yùn)行壓力和過(guò)載。

（二）高壓配電系統(tǒng)設(shè)置

高壓配電系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)的核心，它可以穩(wěn)定整個(gè)高層建筑的電壓。高壓配電系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)為單母線分段式，這種形式既能保證電路的穩(wěn)定性，又能自動(dòng)切換，互為備用。

（三）供配電系統(tǒng)配電箱的設(shè)置

供配電系統(tǒng)的配電箱必須將電氣測(cè)量設(shè)備和其他輔助設(shè)備一起安裝在封閉或半封閉的金屬柜內(nèi)，并用自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制回路的通斷，形成完整的低壓配電系統(tǒng)。高層建筑內(nèi)的照明配電箱回路能滿足照明設(shè)備的使用，所有插座應(yīng)具有獨(dú)立回路供電的功能。

（四）電氣設(shè)備低壓斷路器的選擇

電氣設(shè)備低壓斷路器的主要功能是作為照明和供電系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的控制和保護(hù)的載體裝置，說(shuō)明低壓斷路器是整個(gè)供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。低壓斷路器的安全保護(hù)性能優(yōu)于舊斷路器和熔斷器。低壓斷路器有直流和變換電路。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，低壓電路有兩種：閉合電路和框架電路。在高層建筑中，由于各高層建筑用電的不同，在沒(méi)有使用功能的情況下，應(yīng)采用不同的低壓斷路器。為電氣設(shè)備選擇合適的低壓斷路器，可以使高層建筑供配電系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，對(duì)電氣工程的總體設(shè)計(jì)起到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的高層建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱苦的工作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須正確地分析和評(píng)價(jià)項(xiàng)目計(jì)劃。為了保證最終設(shè)計(jì)的合理性，實(shí)現(xiàn)電能分配的良好發(fā)展，必須正確計(jì)算用電負(fù)荷和用電選擇的合理性。

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作者簡(jiǎn)介：張馨元，華夏外包服務(wù)（遼寧）有限公司。