高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計研究

華成博

（沈陽建筑大學建筑設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110000）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了進一步滿足人們的建筑要求，現(xiàn)代建筑的高度越來越高，建設(shè)項目涉及的電氣工程項目也越來越復(fù)雜，不同電氣系統(tǒng)之間的連接和影響也越來越大。針對這一現(xiàn)象，相關(guān)設(shè)計者需要從電氣工程的基礎(chǔ)出發(fā)，不斷優(yōu)化供配電系統(tǒng)的設(shè)計，促進電氣工程總體設(shè)計的健康發(fā)展，從而全面提高建筑用戶的滿意度，促進進一步的發(fā)展。

1 高層建筑用電負荷的基本分類

1.1 保障型負荷

一般而言，保障型負荷就是指能夠維持居民正常生活及工作中的用電負荷量，例如在照明、交通運輸及其他生活用電上。保障型負荷的等級是需要按照建筑物的性質(zhì)進行設(shè)計的。

1.2 保安型負荷

保安型負荷是保證建筑物用電負荷的同時還要保證人身安全用電負荷，例如在消防控制中心、消防電梯等消防周邊設(shè)備用電負荷。一般這種負荷是要在特殊狀況下才能進行使用。比如在火災(zāi)發(fā)生的時候，用電負荷可以立刻運行。這類的負荷等級是要按照防火規(guī)定進行確定的。

1.3 舒適型負荷

舒適型負荷是為人們建造相對舒適的生產(chǎn)生活環(huán)境的用電負荷。例如在空調(diào)制冷系統(tǒng)中使用的用電負荷。這類用電負荷具有較強的季節(jié)性，且量巨大。其等級和保障型負荷相同，都是要按照建筑性質(zhì)進行確定。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計準則

2.1 供電線路安全性

依據(jù)高層建筑物理性質(zhì)、用電設(shè)備的具體分布、環(huán)境特征的各項因素，對供電線路的布線情況進行合理控制。在節(jié)約、安全原則下，高層建筑低壓配電系統(tǒng)在建筑電氣供電設(shè)計中，多數(shù)采用的都為分區(qū)樹干式配電。在線路設(shè)計過程中，必須要確保整個線路的安全性，一個不安全的設(shè)計如果應(yīng)用到高層建筑中，不僅會對高層建筑的整成運行造成不良影響，情況嚴重時，甚至會造成安全事故，造成巨大的經(jīng)濟損失。

2.2 配電系統(tǒng)可靠性

配電系統(tǒng)可靠性是電氣設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。高層建筑的消防水泵、控制室、自動噴淋系統(tǒng)等設(shè)備都為一級負荷，專用變電所供應(yīng)的送、排風機，以及相應(yīng)的消防水泵房、消防電梯也都為一級負荷。高層建筑中一級負荷電氣設(shè)備除了配備兩個電源外，還應(yīng)當配備應(yīng)急電源，通過該方式確保一級負荷電氣設(shè)備在應(yīng)用過程中不會出現(xiàn)安全問題。一級負荷設(shè)備在運行期間，應(yīng)急電源起到的主要作用是在遇到特殊情況時，實現(xiàn)低一級負荷電氣設(shè)備運行的電量供應(yīng)。從目前我國高層建筑的設(shè)計情況來看，EPS 應(yīng)急電源和柴油發(fā)電機組是電機設(shè)計中最常用的兩種應(yīng)急電源。

2.3 配電系統(tǒng)經(jīng)濟性

為了提升變壓器在實際運行過程中的經(jīng)濟性目的，應(yīng)當綜合考慮年耗量和投資情況。通過大量的實踐，確定經(jīng)濟合理的配電變壓器，在具體選型和設(shè)計期間，應(yīng)當依據(jù)配電變壓器的投資回收時間，最終確定相應(yīng)的變壓器型號。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要點

3.1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)高層建筑物構(gòu)架和功能，依照重要建筑的設(shè)計標準建立自動性的報警系統(tǒng)，可以開展危險安全播放，災(zāi)情數(shù)據(jù)整理等，一旦有險情出現(xiàn)時，報警系統(tǒng)中的險情控制裝置會根據(jù)設(shè)定流程給出指令，指令的給出通常是參照報警信號的發(fā)送時間，同時自動開啟消防設(shè)施。一般情況下，在進行消防系統(tǒng)設(shè)置過程中，需要結(jié)合建筑物的構(gòu)架加設(shè)感溫探測器，在建筑內(nèi)的主要安全出入點、樓道、相關(guān)房間等，加設(shè)感煙探測器，同時在建筑物的各重要點設(shè)置供機械操作的報警設(shè)備。

3.2 供配電系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 負荷等級與供電電源

結(jié)合目前，我電業(yè)部門的相應(yīng)標準，消防用電裝置都要根據(jù)最大限度負荷進行電能輸送。超高層建筑需要實行總體上的供電系統(tǒng)設(shè)計，并且要設(shè)置兩路電源，也必須要設(shè)置緊急備用電源。也就是說在確保建筑內(nèi)有效電源不能低于兩個，各個電源需要服務(wù)于不同的線路，電源電壓等級要呈現(xiàn)為10kV。為達到所有高層建筑消防系統(tǒng)用電需求，在電氣設(shè)計期間，需要在基本設(shè)計前提下，加設(shè)相應(yīng)的發(fā)動機以作備用電源，確保在緊急情況下可以及時開啟消防系統(tǒng)。

3.2.2 變配電室設(shè)置

在通常情況下，高層建筑內(nèi)的水泵及其空調(diào)控制系統(tǒng)都要設(shè)定在地下樓層內(nèi)，為確保變壓器可以最大限度的定位于負荷的核心區(qū)域，需要將配電室設(shè)置在建筑的中間點，并且將電機安置在配電室附近。整體高度為200 米以上的超高層建筑，在一般情況下往往會在建筑內(nèi)的重要樓層安置相應(yīng)的電氣設(shè)施。

3.2.3 高低壓配電線路的設(shè)置

一般情況下，10kV 用戶變電室簡化主結(jié)線方案主要采用SM6 環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，這種設(shè)計適用于不設(shè)保護的電源開關(guān)柜，變壓器出線開關(guān)主要采用斷路器柜或熔斷器、復(fù)合開關(guān)柜等。針對單臺變壓器容量不小于1600kV 的情況，可選擇斷路器柜；在單臺變壓器容量不大于1250kV 時，可采用熔斷器合開關(guān)柜作為10kV 側(cè)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，其中熔斷器可對變壓器起保護作用。采用雙路進行10kV 電源，其中主結(jié)線為單母線分段，每段10kV 母線設(shè)置一變壓器，該變壓器容量一般不超過5000kVA；二段母線合計裝結(jié)的編容器容量不超過10000kVA。根據(jù)一般超高層建筑負荷計算結(jié)果來看，可選擇4-6 臺SG10 低損耗干式變壓器，另設(shè)置1-2 臺1000kW高速柴油發(fā)電機。

4 結(jié)束語

在高層建筑中，所需的相應(yīng)負荷比較大，要做好電氣工程的各項設(shè)計，做好線路的選擇、做好防火措施，實現(xiàn)安全可靠合理的節(jié)能用電，要對供電系統(tǒng)的設(shè)計方案反復(fù)推敲，確保整個系統(tǒng)可以安全的運行。