高層建筑電氣工程供配電系統設計分析

孫登峰

寧波駿晟工程管理咨詢有限公司

1 引言

隨著人們對建筑行業的使用要求不斷提高，而高層建筑的不斷興起也給建筑的電氣化設備提出了更高的要求。為了滿足使用者的需求，電氣工程的設計人員要首先從基礎開始，優化供配電系統，適應越來越復雜的電氣化工程，提高用戶對建筑使用的滿意度。

2 概述高層建筑供配電系統的相關設計內容

在現在的高層建筑中的電氣工程中最基礎的組成部分就是供配電系統，以使用效果為分類標準分類的話，它可以分為區域變電站、用戶變電站兩部分，主要是控制建筑中電能的分配與使用環節，供配電系統的使用與設計要符合它的使用對象的要求，供配電系統的使用對象主要是用戶以及以它為基礎的電氣工程，因此供配電系統的整體設計要符合用戶以及電氣工程的要求。這樣既可以提高用戶的滿意度又可以在很大程度上保障電氣工程的安全性。電流由電源端逐級流向用戶端是高層建筑配電系統主要的應用模式，這種模式成為功率單方向流動。采用這種模式的主要目的是有利于做降壓處理、利于電能的分配。10/0.4kV 是現在高層建筑普遍設計的供配電電壓等級，設計人員在設計供配電系統的時候不能只借助理論進行設計，要根據建筑的具體使用情況，特殊需求科學地確定相關參數范圍，綜合考慮設計方案，最大限度地優化設計方案。

3 在設計高層建筑供配電系統時所需要遵守的原則

不同的建筑物的性質、環境以及使用需求對供配電系統的要求是不一樣的。因此設計人員要根據建筑物的具體情況對線路進行設計。低壓電力系統接線方式一般采用放射式、樹干式等，放射式的特點，配電線路故障互不影響，供電可靠性較高，配電設備集中，檢修比較方便，但系統靈活性較差，有色金屬消耗較多，一般在下列情況下采用：（1）容量大、負荷集中或重要的用電設備；（2）需要集中連鎖起動、停車的設備；（3）有腐蝕性介質或爆炸危險等環境，不宜將用電及保護起動設備放在現場者。樹干式的特點，配電設備及有色金屬消耗較少，系統靈活性好，但干線故障時影響范圍大。一般用于用電設備的布置比較均勻、容量不大，又無特殊要求的場合。

3.1 保證供配電系統的可靠性

安全可靠是高層建筑供配電系統的整個設計過程中需要遵循的原則。在所有的電氣負荷中，一級負荷才是最重要的。平時最常見的一級負荷主要是與消防有關的消防系統，另外還有電梯、生活水泵、弱電機房等，這些都是與建筑用戶生活方面密切相關的。所以為了保證它們的正常使用，一般高層建筑采用兩路電源供電，當建筑物一路電源出現故障停電時，另一路電源能保障這些一級負荷正常使用。

3.2 供配電系統的設計要合理

供配電系統的合理設計不但可以節約電能，而且還可以幫助企業合理預估用電量。對企業建筑來說，合理的供配電系統設計可以為企業節約成本，提高經濟效益。在滿足住戶使用的基礎上將上下級之間的連接減少到最少，根據用電設備的具體分配合理設計配電路徑。如果配電系統之間的上下級連接數量過多的話不但會增加用電元件的數量還會增加電纜的用量，增加了供配電系統的風險。配電間設計不合理是導致配電路徑不科學設計的最大原因，因此，高層建筑供配電系統設計人員在設計之初就要合理優化配電間的位置。變電所位置設置盡量靠近負荷中心，比如再靠近冷凍機房的位置設置為其供電的變電所。

3.3 供配電系統要盡可能做到節能

在供配電系統中，變壓器作為主要的耗能設備，在進行選擇的時候要根據用電量和投資數目綜合考慮。企業大多都是以經濟效益作為最終目的，因此，企業要通過變壓器的回報年限選擇最合理的變壓器。一般來說，變壓器的選擇與建筑的實際用電需求和最佳負荷進行選擇，但是通常情況下，變壓器的負荷要稍大于實際負荷，一般變壓器的負載率不超過85%，這樣才能保證安全。

4 供配電系統中的具體設計要求

（1）供配電系統設計人員在設計全程都要遵守安全可靠的設計原則，在理論設計的基礎上對建筑物進行具體的考察，根據不同需求設計出合理的方案。

（2）在如今的社會發展中，電力能源的地位越來越高，應用的范圍也越來越廣，如果不能保證電力能源供給可靠的話，就會對企業造成巨大的經濟損失，也會影響到用戶的正常生活，所以，可靠性也是設計人員需要重點注意的。

（3）現在社會對于環境的要求越來越高，因此，供配電系統的設計也要體現出這一原則，根據投資情況，設施是否節能來選擇最合適的設備，降低建筑成本，提高建筑企業的經濟效益，降低建筑電能使用過程中的電能損耗，達到節能的目的。

5 高層建筑供配電系統中節能設計要點

5.1 高壓配電系統

在高層建筑電氣工程中占據重要比重的是高壓配電系統，一般為了滿足高壓配電系統在工作的時候可以自動切換和為別的用電設備的供電的要求，在設計之初一般采用單母線分段的方式，采用這種方式可以更好地保障電力運行的效果。單母線分段設計時對母線的分段數目是有一定要求的，它必須能夠配合電源回路的設計。但是在一些特殊情況下是不采用單母線分段的設計的，這樣的一般是供電電源一個是起主導作用的主要設備，另一個是輔助設備，這樣的情況在高壓配電系統中很少出現的比較特殊的情況。

5.2 低壓配電系統

與高壓配電系統相對的另一個電氣工程中重要的配電系統是低壓配電系統，在對低壓配電系統的設計方式進行細致考察的時候會發現它涉及的主要包括三種主要的系統。漏電事故是高層建筑中最容易發生的事故之一，一旦發生漏電事故會對住戶的財產以及人身安全造成極大的威脅。所以在對高層建筑的供配電系統設計之初就要考慮到漏電設施的設計。而現在在高層建筑漏電設施中使用最廣泛的是漏電斷路器，對于阻斷漏電有很好的應用效果，為保障電氣系統工程的有效運行起了非常重要的作用，

5.3 選擇供配電系統中的導線

在供配電系統中最基礎的也是最不可少的設施就是線路，它是運輸電能最重要的設施。因此，設計人員要選擇合適的導線材料作為電路設計的材料，在滿足相關操作規范和實際需求的基礎上，將導線布局最合理化，導線材料是最重要的選擇指標，同時，導線線路越短，成本就越少，同時導線在滿足需求的條件下減到最短也可以將電能的損耗降到最低，既滿足了經濟節能設計要求又可以保障線路的安全。

5.4 設置供配電系統的配電箱

低壓配電裝置主要是由開關設備、測量儀表、保護電器、以及其他的一些輔助設備組成的，這些設備一般都被安裝在一個金屬柜上，金屬柜可以是封閉的或者半封閉的。低壓配電裝置要可以通過手動或者自動開關在電路正常運行的情況下切斷或者是接通電路。這樣就可以在電路不正常運行的時候達到切斷電路，防止災害發生的目的。除此以外，還要安裝相關的測量儀表，時刻檢測每一個發電所、配電所、變電所在正常運行時的參數，將參數與正常參數做比較，如果參數與正常參數之間偏差太大要及時報警，找出問題并及時解決，以免發生災害。另外，高層建筑中的照明配電箱中回路的分配要滿足以下幾點要求。第一，要保證各個房間中的插座可以進行單獨的回路供電；第二，對于用戶家中的空調回路，要設計單獨的柜式空調回路，廚房設備、衛生間設備一般也設置單獨回路；第三就是要對所有的插座設置漏電保護開關，防止意外的發生。

5.5 選擇系統中的插座與開關

電氣系統在實際運行中保障它運行安全的基礎是開關具備可靠性。因此設計人員要根據不同用電設備的具體類型和方法，選擇合理的開關。保證開關設計符合電氣工程的設計要求和安全要求，進而可以保障整個建筑電氣工程的安全。

5.6 供配電系統中備用電源的設計

每幢高層建筑中對安全有保障的一級負荷必須要保障用電。所以，一般在設計之初就會為一級負荷設計兩個獨立的電源對它供電。這樣可以在一定程度上保證一級負荷的可靠性，但是為了保障一級負荷中的特別重要負荷，有時候就需要設計第三個獨立于其余兩個電源的電源作為備用電源。

6 結語

總而言之，電氣工程中的供配電系統要跟上如今我國高層建筑的發展速度。在設計的時候根據實際情況對供配電系統進行合理設計，對其中的負荷容量計算、供電電源選擇等都要力求最佳，還要根據供配電系統中出現的一些問題做出合理的解決措施，不斷革新，不斷進步。這樣才能保證供配電系統的安全運行。