高層建筑電氣工程供配電系統設計研究

周慶甲

摘 要：高層建筑是城區基礎建設的核心部分，正確運用超高層建筑，可以改善在城市化管理中產生的土地資源不充足問題，從而為城區發展提供保障。供配電系統設計是建筑工程的關鍵環節，需要在全面了解建筑構架及其作用的前提下，來規劃供配電系統設計流程，以確保設計整體的標準性；更要注意在供配電系統設計過程中，將“安全施工”的理念充分落實，以增強超高層建筑的整體質量。

關鍵詞：高層建筑；電氣工程；供配電系統設計

1 前言

近幾年，城市中的高層建筑的數量不斷增多，這些高層建筑會對人們的生活，以及城市的發展造成一定程度影響。因此，高層建筑電氣設計期間，相關的工作人員應當依據高層建筑的實際需求，做好相應的分析工作，并且要對建筑電氣設計工作認真探討，反復推敲設計方案，確保最終設計的合理性。

2 高層建筑供配電系統設計的基本要求

2.1 安全性要求

在進行供配電系統設計過程中，需要在保證電氣設備本身質量合格的前提下，保證建筑物的供配電系統運行的安全性。在明確高層建筑層數的前提下，供配電系統區需要設定在建筑的中間點，以減少電能輸送時的電能損耗，也可以在地下相關層加設發電機。為確保建筑物整體用電的的長期穩定性，需要將輸出電壓設定在10kV，再通過對降壓變壓器的運用，將配電系統控制為低壓。除此之外，在配電系統設置期間，需要結合建筑總層數來規劃線路總米數、線路與發電距離及其線路型號。

2.2 節能性要求

節能高效工作要求現階段已是各行業領域的基本工作要求，所以，高層建筑中的供配電系統也需要具備節能高效的標準。現階段，建筑物內形式上的降低電壓是能夠達到的，然而要實現真正的節能目的，需要運用先進高效的節能燈。在空調風機、水泵等馬達的設計中，可采用我國主流的變頻控制設計，這種設計法的主要優點是能夠根據系統實際需求調整馬達用電量，避免傳統馬達因長時間的連續工作而產生電量浪費的現象，最終實現節能。

3 高層建筑供配電系統設計內容

高層建筑相關配電系統在運行過程中的服務對象是建筑內部電氣設備，以及相應的使用者。由此可見，供配電系統運行情況與建筑電力系統的整體運行情況相符，才能確保高層建筑工程中整體機電工程在應用過程中的可靠性、安全性。高層建筑在具體運行過程中，相關配電系統采用的為單方向流動模式，即由電源端向用戶端流動的模式，通過該方式，可以完成對電能的合理分配，并且能夠做好相應的降壓處理，從而使外部電能能夠直接轉變為用戶應用的電能。通常來說，設計人員在高層建筑配電系統設計階段，應當充分結合建筑的具體需求，對高層建筑在實際運行過程中的用電量加以確定，優化設計方案，在確保可以滿足建筑在實際運行過程中用電量的前提下，提高系統的可擴展性，從而提高系統的可靠性。

4 高層民用建筑電氣設計要點

4.1 高層建筑電力負荷計算

高層建筑的電力負荷一般可分為空調（40%～50%），動力（20%～25%），電氣照明（30%～35%）等，由于空調負荷占比較大，空調設備一般都設置在大樓的地下室，首層或下部，供電變壓器的供電范圍大約為15～20層，可根據層高在大樓的上下中層設置電房。

高層建筑的電力負荷需要通過計算才能得到準確的信息，一般會采用系數法和單位指標法兩種方法。在進行高層建筑物設計時，是要根據圖文設計階段進行負荷計算，目前來說比較實用的方法是單位指標法，它是根據高層建筑中所使用的變壓器，根據變壓器的變化情況來進行計算建筑的負荷率還有容量，然后可以推算出同類建筑物中電負荷的情況。經驗不夠以及研究不足帶來的誤差就可以很完美的避免掉，要想讓高層建筑的用電系統達到更加安全、合理化，高層的用電指標跟用電系數之間的測評是不可缺少也是不可忽視的。

4.2 照明設計要點

對照明節能設計而言，其主要指的是在確保照明的質量前提下，來對于照明電路當中能量損失實施一定程度降低，而且能夠有效達成能量運用的最大化目地。通常狀況下，其主要是涵蓋了下面兩類：（1）照明措施選取：應對于自然光進行充分運用，這是照明能耗得到節約的關鍵措施之一，就是電氣設計工作人員應該盡可能考慮到人工照明以及自然光充分的結合，進而在非常大程度上使照明電能得到節約；（2）選取合理光源：最根本準則是應當依照不一樣場地來選取不一樣光源。選取適當照明措施以及設備也是一類可行節約電能措施。

4.3 防雷與接地的設計

對于高層民用建筑來說，做好防雷工作對于確保建筑物的安全有著重要的作用，一方面，要在高層民用建筑的層間設置一定數量的避雷帶以及均壓環。這樣一來，不僅可以有效地避免直雷擊對于建筑的危害，同時還可以避免側雷擊對于建筑物的危害。另一方面，要對高層民用建筑獨立的避雷針設計以及避雷網的設計工作引起重視。對于防雷等級為第一類的建筑物來說，避雷網的網格邊長要大于5m；對于第二類防雷建筑來說，建筑避雷網網格的邊長要控制在10m左右。對于電阻的沖擊來說，要確保在10Ω以下。同時，其還要與民用建筑屋頂的避雷網進行連接，確保高層建筑的避雷效果。

4.4 設計配電箱

配電箱需要滿足保護電氣、測量儀表、開關、其它輔助設備在實際組裝過程中的具體需求，最終構成一套完整的低壓配電裝置。該裝置在具體應用過程中應當能夠滿足手動、自動控制需求，如果系統在運行過程中出現故障，可以利用裝置切斷電路，該部分在具體設計過程中，需要滿足以下內容：

（1）高層建筑內的不同區域插座在實際應用過程中，能夠實現單獨回路供電。（2）結合高層建筑的具體情況，完成空調回路設計。（3）各個插座回路都要設計相應漏電保護開關，掛壁空調插座除外。

此外，在回路分配過程中，還需要符合以下要求：（1）照明系統、臥室、衛生間插座都可以單獨回路供電。（2）從空調回路的具體情況來看，應當將其分成單獨客廳柜式空調回路，另外兩個空調插座要作為一個回路。

4.5 設計開關及插座

開關可靠動作是電氣系統在實際運行過程中安全的保障。因此，在具體設計過程中，設計人員應當結合電器設計的具體要求，以及系統安全要求，選擇合理的開關類型及相應的方式，確保建筑的整體安全需求能夠滿足應用需求。

4.6 導線的選擇設計

電力線路是配電線路系統中的一項關鍵基礎設施，其擔負著輸電的重要職能，在進行該項內容設計時，設計人員應當結合相應的操作規范，以及系統安全的具體需求，選擇與實際情況相符的導線，在導線的選擇過程中，應當注意導線的材質、橫截面大小、以及長度等，并且要做好相應布置工作，在節約導線的基礎上，減少能源傳輸過程中的能量消耗量，從而滿足在節能、經濟、安全方面的具體需求。同時，導線的選擇過程中，還要考慮經濟性，在確保導線的性能可以滿足線路的基礎上，選擇經濟性更好的導線。

總之，高層建筑定期設計是一項復雜的工作，在具體設計過程中，設計人員必須要做好相應的分析工作，對采用的設計方案要反復推敲，要確定負荷量容量計算是否準確，供電電源的選擇是否合理等多方面考慮，確保最終設計的合理性，促進高層建筑供配電行業的健康發展。

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