高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

齊曉崢

摘要：高層建筑電氣工程的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循安全性、節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性原則，要始終保持供配電方式合理、線路安全。而在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，為了能提高高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該做好防火報(bào)警系統(tǒng)、高壓配電系統(tǒng)、配電箱與導(dǎo)線設(shè)計(jì)工作，還應(yīng)該合理選用低壓斷路器。

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

引言：隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，逐漸涌現(xiàn)出各種現(xiàn)代電器，用電需求不斷增加，給供電系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的壓力。假如供配電系統(tǒng)存在安全隱患，造成的損失將難以預(yù)料。因此，供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性、合理性和節(jié)能性顯得至關(guān)重要。其中，高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)性、復(fù)雜性極高，所涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)也非常多，因此必須在電力系統(tǒng)實(shí)情的基礎(chǔ)上，融合多種專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

1.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1保證供配電系統(tǒng)的可靠性

安全可靠是高層建筑供配電系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要遵循的原則。在所有的電氣負(fù)荷中，一級(jí)負(fù)荷是最重要的。平時(shí)最常見(jiàn)的一級(jí)負(fù)荷主要是與消防有關(guān)的消防系統(tǒng)，另外還有電梯、生活水泵、弱電機(jī)房等，這些都是與建筑用戶生活方面密切相關(guān)的。所以為了保證其能夠正常使用，一般高層建筑采用雙路電源供電，當(dāng)建筑物一路電源出現(xiàn)故障停電時(shí)，另一路電源能保障這些一級(jí)負(fù)荷正常使用。

1.2合理性原則

實(shí)現(xiàn)節(jié)電的必要前提是合理的供配電系統(tǒng)，而供配電系統(tǒng)的合理性取決于企業(yè)的用電量預(yù)測(cè)。當(dāng)然，對(duì)企業(yè)的建設(shè)而言，供配電系統(tǒng)的合理性也是非常重要的。所以，在建筑布局設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者必須將配電級(jí)數(shù)盡可能地減少，進(jìn)而設(shè)計(jì)出合理的配送電方案。配電級(jí)數(shù)越多，上下級(jí)協(xié)調(diào)的復(fù)雜度就越高，而且還會(huì)大幅度增加元件數(shù)量，提高故障概率，增大配線電纜。而且，供電質(zhì)量與電纜長(zhǎng)度直接影響配電方式，它們之間的關(guān)系密不可分，配電線路缺乏合理性的主要原因是未合理設(shè)計(jì)配電室的位置。因此，在內(nèi)部供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須注重配電室位置的有效優(yōu)化，否則節(jié)能作用可能無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。

1.3節(jié)能性原則

在供配電系統(tǒng)中，變壓器作為主要的耗能設(shè)備，在進(jìn)行選擇時(shí)要根據(jù)用電量和投資數(shù)目綜合考慮。企業(yè)大多都是以經(jīng)濟(jì)效益作為最終目的，因此，企業(yè)要通過(guò)變壓器的回報(bào)年限選擇最合理的變壓器。一般來(lái)說(shuō)，變壓器的選擇與建筑的實(shí)際用電需求和最佳負(fù)荷進(jìn)行選擇，但是通常情況下，變壓器的負(fù)荷要稍大于實(shí)際負(fù)荷，一般變壓器的負(fù)載率不超過(guò)85%，這樣才能保證安全[1]。

2.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)高層建筑的電氣需求量極高，所以完善電氣工程設(shè)計(jì)方案是相關(guān)工作者需關(guān)注的重點(diǎn)，在此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該保證建筑的電氣工程具備維持高層建筑整體運(yùn)行的巨大電量。通常，高層建筑內(nèi)包含大量的用電設(shè)備，所以建筑的整體供電壓力相對(duì)較高，而為了能持續(xù)有效地維持供電，應(yīng)該將對(duì)電源數(shù)量和電路進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。比如，選用兩個(gè)電源同時(shí)作業(yè)，并構(gòu)建兩條具備相互獨(dú)立10kV供電線路，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑物內(nèi)所有用電設(shè)備的統(tǒng)一供電[2]。此時(shí)，高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從整體出發(fā)，在保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性和線路穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)優(yōu)化。比如，基于單母線分段式設(shè)計(jì)開(kāi)展高壓配電系統(tǒng)設(shè)置工作，為實(shí)現(xiàn)電路切換和安全保障提供便利。單母線分段式設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)就是互為備用，能切實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物電力運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的控制。

2.2低壓終端配電箱的設(shè)計(jì)

低壓終端配電箱的設(shè)計(jì)需要把開(kāi)關(guān)設(shè)備電氣測(cè)量?jī)x表和相應(yīng)的輔助控制設(shè)備一同都組裝到半封閉或封閉的金屬柜中，以此來(lái)達(dá)到電氣接線的多方面要求，形成低壓配電系統(tǒng)裝置，并且運(yùn)用自動(dòng)或手動(dòng)的開(kāi)關(guān)方法來(lái)通斷電路。在變電所中，采用儀表測(cè)量的方法可以保證每類(lèi)運(yùn)行參數(shù)得到顯現(xiàn)，還可以對(duì)一些電氣參數(shù)做有效調(diào)節(jié)工作，讓它們可以發(fā)揮出警告、提醒的作用。除此之外，高層住宅建筑照明配電箱的回路設(shè)計(jì)要滿足照明系統(tǒng)的基本要求，且在室內(nèi)每個(gè)房間中插座回路需為獨(dú)立式的插座回路，對(duì)于空調(diào)回路要采用獨(dú)立式的空調(diào)回路。所有的插座回路都要裝上漏電保護(hù)的裝置。

2.3防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火災(zāi)防控是高層建筑電氣工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)，在作業(yè)時(shí)設(shè)計(jì)人員需要通過(guò)合理規(guī)劃設(shè)置火警自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，為保證供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行和高層建筑的使用提供基本保障。在實(shí)踐工作中，火警自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)需要具備防控異常問(wèn)題、整合災(zāi)情數(shù)據(jù)和推進(jìn)消防設(shè)備自啟等功能[3]。所以，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)高層建筑的整體架構(gòu)以及供配電線路的設(shè)計(jì)方，必須制定清晰的防火報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)劃，保證火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的有效性。在這一環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要確保系統(tǒng)可以在接收到異常信號(hào)以后，迅速完成自動(dòng)判斷和預(yù)警，保證消防系統(tǒng)啟動(dòng)的及時(shí)性。比如，安裝感煙探測(cè)器和感溫探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有安全出口、消防通道以及變配電室、發(fā)電機(jī)房等特殊房間的有效監(jiān)控;安裝險(xiǎn)情控制裝置，并實(shí)現(xiàn)其與火警自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，以便于系統(tǒng)可以第一時(shí)間獲取信息，制定正確的指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)安全有效地運(yùn)行和維護(hù)。

2.4接地安全保護(hù)設(shè)計(jì)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮多種因素，其中人身安全是首要的。這里所說(shuō)的人身安全，不僅是指建筑物內(nèi)部的工作、生活人員的人身安全，也是指電氣設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中工作人員的人身安全。由于高層建筑樓層相對(duì)較高，人員多，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，疏散時(shí)間較長(zhǎng)。考慮到這一點(diǎn)，通常的高層建筑在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，都要確保設(shè)備具備相應(yīng)的能夠自動(dòng)中斷故障點(diǎn)的裝置，這就是我們經(jīng)常提到的接地保護(hù)裝置。作為高層建筑用電安全的重要保障，接地保護(hù)裝置顯得尤為重要，它能夠在建筑出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況下對(duì)故障點(diǎn)用電進(jìn)行及時(shí)中斷，在很大程度上保護(hù)了人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全。所以在設(shè)計(jì)及安裝接地保護(hù)裝置時(shí)，需要對(duì)建筑的多方面因素如地形、電氣設(shè)備以及電路保護(hù)裝置等進(jìn)行綜合性的考量，唯有這樣才能有效防止由于外部不利因素造成的電路運(yùn)行的危險(xiǎn)。

2.5變壓器的設(shè)計(jì)

為了滿足高層建筑整體供配電系統(tǒng)的用電需求，需要盡可能的提升變壓器的可靠性以及安全性，因此需要全面地了解變壓器運(yùn)行的條件，把系統(tǒng)使用過(guò)程中的電能損耗以及用電成本盡可能地降到最低水平。一旦變壓器的負(fù)荷率和容量穩(wěn)定之后，減少若干變壓器的投入運(yùn)行，并提升使用中的變壓器用電負(fù)荷率，便可以達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的，增大能源的使用效率[4]。由于變壓器存在季節(jié)性負(fù)荷的情況，使其供電的質(zhì)量受到一定程度的不良影響，因此可以用專(zhuān)用變壓器來(lái)解決季節(jié)性變化引起的供電質(zhì)量的影響，保證其靈活性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)為了防止變壓器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)輕載而形成不必要的能源損耗（比如夏天的空調(diào)），可以設(shè)置專(zhuān)門(mén)的變壓器為其供電，降低能源損耗量，將經(jīng)濟(jì)效益最大化。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高效優(yōu)化供配電系統(tǒng)是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要要求，唯有這樣要求才能實(shí)現(xiàn)用電的可行性、節(jié)能性、合理性以及安全性。同時(shí)，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，有效保障供配電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，并保障其經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而有效促進(jìn)高層建筑的長(zhǎng)久發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]扆雷峰.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2019（11）：62-63.

[2]劉潔雅.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].通訊世界，2018（11）：97-98.

[3]賈浚辰.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（21）：104.

[4]劉大用.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.

[5]周杰筑.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析[J].建材與裝飾，2018（49）：123-124.