高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)分析

鄧濤

【摘要】隨著建筑和科技水平的提高，以及城市化的進(jìn)程不斷加快，城市的可利用土地也越來越少，為了能夠緩解城市人多地少的現(xiàn)狀，必須要充分的對土地資源加以利用。通過高層化縱深化的方向發(fā)展，可以確保城市建筑供應(yīng)充足，但是在高層建筑中由于電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)系著整個(gè)建筑運(yùn)行的安全穩(wěn)定，所以必須要加強(qiáng)對高層建筑電氣設(shè)計(jì)的可靠性分析，綜合低壓配電系統(tǒng)和高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)進(jìn)行分析，提高低壓配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的可靠性。

【關(guān)鍵詞 】高層建筑;供配電系統(tǒng);電氣設(shè)計(jì)

引言

我國城市發(fā)展速度非常快，因此也提高了建筑行業(yè)的發(fā)展速度，尤其是高層建筑工程。高層建筑工程施工難度較大，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合低壓供配電等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)時(shí)代發(fā)展需求設(shè)計(jì)各類用電系統(tǒng)，提高高層建筑電氣設(shè)計(jì)水平。

1 高層建筑供電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)原則

高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容繁瑣，環(huán)節(jié)復(fù)雜，所以必須依照設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行合理的電氣設(shè)計(jì)。電氣設(shè)計(jì)的原則有以下幾方面：

1.1 安全性

高層建筑的供配電系統(tǒng)選擇如果有些許不合理，就會(huì)大大增加用電的安全隱患，增加用電事故發(fā)生的可能性，因此在電氣設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)考慮設(shè)計(jì)的安全性，保證用戶的用電安全，減少由此帶來的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，甚至是人員傷亡損失。

1.2 經(jīng)濟(jì)性

高層建筑用電系統(tǒng)的龐大，決定電氣系統(tǒng)施工時(shí)的成本較高，因此必須注重設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，控制電力系統(tǒng)的施工成本。但經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)原則必須在安全原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行，保證電力系統(tǒng)的整體質(zhì)量。

1.3 節(jié)能性

當(dāng)今電氣設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要原則就是節(jié)能性，以保證符合社會(huì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展的要求，走綠色環(huán)保的建設(shè)道路。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主體要求就是節(jié)能減排，保證資源的節(jié)約，提高資源的利用率。電力資源是當(dāng)今社會(huì)建設(shè)發(fā)展所需的重要資源，電力資源的應(yīng)用同時(shí)涉及到許多其他資源的應(yīng)用，同時(shí)電力資源的浪費(fèi)可能導(dǎo)致某些環(huán)境問題的發(fā)生。因此在耗電較多的高層建筑的電氣設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮設(shè)計(jì)的節(jié)能性。

1.4 穩(wěn)定性

供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性容易受到外界因素的影響，從而影響用戶的用電質(zhì)量與安全，所以在進(jìn)行電氣涉及的環(huán)節(jié)必須考慮系統(tǒng)輸電的穩(wěn)定性，以此保證供配電系統(tǒng)的質(zhì)量。

2 高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

2.1 高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1.1 供配電的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化需求

高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)一大特點(diǎn)就是對供配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化。具體表現(xiàn)在三方面：第一，確保供電網(wǎng)絡(luò)與變電網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性，提供安全可靠的基礎(chǔ)支持。第二，對中壓供配電的優(yōu)化方式。第三，對于供配電的核心，即高壓電網(wǎng)必須進(jìn)行優(yōu)化作業(yè)，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全。

2.1.2 變壓器的選擇

高層建筑涉及到用電多樣性的問題，導(dǎo)致電壓會(huì)發(fā)生變化，為穩(wěn)定電壓與保證用電安全必須選擇合適的變壓器。在選擇時(shí)必須充分考慮變電器的容量，能有效地調(diào)節(jié)控制電壓。

2.1.3 供電用戶信息的管理與控制

為保證高層建筑的用電安全必須加強(qiáng)對供電用戶信息的管理和控制，了解用戶的用電需求，保證供電系統(tǒng)可滿足用戶的用電需求。

2.1.4 自控配電系統(tǒng)智能化發(fā)展

高層建筑供配電系統(tǒng)用電設(shè)計(jì)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是利用智能化的自控配電系統(tǒng)，以保證對整棟建筑的電系統(tǒng)進(jìn)行高效的控制。

2.2 高層建筑低壓供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

低壓配電系統(tǒng)中比較常用的結(jié)線方案有 ： 每兩臺變壓器的低壓側(cè)，均采用單母線分段運(yùn)行的方式，即所謂互為備用的橋式結(jié)線。這種結(jié)線方式，在保證重要負(fù)荷供電可靠性上起著一定的作用。應(yīng)用這種結(jié)線方式，應(yīng)注意兩段母線的備用方式，是熱備用還是冷備用。熱備用即母線分段開關(guān)在任一方低壓受電失電時(shí)，母聯(lián)斷路器應(yīng)能自動(dòng)投入;冷備用則在一方失電后，由人工確認(rèn)后手動(dòng)投入母聯(lián)斷路器。采用何種備用方式，應(yīng)根據(jù)對系統(tǒng)供電可靠性和變壓器備用率的大小確定。可靠性按常規(guī)理解，自動(dòng)投入應(yīng)該比較可靠。但這種結(jié)論，若母線發(fā)生故障（或該段母線的饋線發(fā)生故障，且其保護(hù)不動(dòng)作），引起該母線段受電跳閘失電，此時(shí)故障未消除，母聯(lián)斷路器的自動(dòng)投入，可能會(huì)越級跳閘，引起正常母線段的受電跳閘，就會(huì)造成整個(gè)低壓系統(tǒng)的失電，無法滿足重要負(fù)荷的可靠供電。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 線路設(shè)計(jì)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)中線路設(shè)計(jì)的前提是確定損耗最低的情況下的傳輸模式。因?yàn)楦邔咏ㄖ﹄娔艿南亩际蔷薮蟮摹＞€路的設(shè)計(jì)會(huì)對電能的傳輸造成很大影響，所以高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)必須重點(diǎn)考慮線路的設(shè)計(jì)問題，保證建筑所需電能的正常輸送。在設(shè)計(jì)過程中電能輸送的穩(wěn)定性是必須考慮的，這涉及到用戶的用電質(zhì)量與安全。在線路設(shè)計(jì)中增加穩(wěn)壓裝置起到調(diào)節(jié)電壓的作用。常用的穩(wěn)壓裝置是變壓器，利用其調(diào)節(jié)電壓的作用，將高層建筑中各用戶電壓控制在合理范圍內(nèi)。

3.2 照明設(shè)計(jì)

每個(gè)高層建筑物的照明系統(tǒng)都是非常龐大的，尤其是近幾年來外墻體照明裝飾系統(tǒng)的增加，導(dǎo)致高層建筑的照明系統(tǒng)所需用電是巨大的。因此在供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中必須滿足高層建筑中照明系統(tǒng)上的用電需求。此外，在高層建筑的照明設(shè)計(jì)中要做到將普通照明與消防照明區(qū)分設(shè)，各自采用單獨(dú)的回路設(shè)置，保證普通照明發(fā)生如火災(zāi)等安全問題時(shí)，消防照明的正常運(yùn)行。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行二者的單獨(dú)控制工作，保證兩部分照明系統(tǒng)的單獨(dú)控制，降低控制失誤情況出現(xiàn)的可能性，從而保證高層建筑整體照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 導(dǎo)線連接設(shè)計(jì)

在電氣設(shè)計(jì)中導(dǎo)線的連接向來是一項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容，因?yàn)檫@項(xiàng)內(nèi)容不僅影響整棟建筑供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也涉及到電氣工程的成本問題。為保證高層建筑供電的安全，在建筑施工時(shí)必須保證材料的隔熱、散熱性，同時(shí)保證導(dǎo)線施工環(huán)境的衛(wèi)生整潔、無污染物，避免其引發(fā)用電安全事故。在設(shè)計(jì)導(dǎo)線連接方式時(shí)必須考慮方案的整體可行性，避免部分線路出現(xiàn)問題影響正常的用電或引發(fā)安全事故。在導(dǎo)線連接時(shí)要按照不同的輸電用途選用合適規(guī)格的導(dǎo)線及連接方式，如照明支線為 2.5mm2。重點(diǎn)注意地下人防區(qū)導(dǎo)線連接時(shí)必須對其進(jìn)行密閉防護(hù)處理，減少環(huán)境對導(dǎo)線的影響，保證線路的安全。

3.4 設(shè)備安裝

高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中還要考慮具體設(shè)備的安裝方式，如配電柜的安裝應(yīng)采用落地式的安裝方法，而其他設(shè)備帶的控制箱應(yīng)采用墻體懸掛式的安裝方法，而且需要保證高出地面 1.5m。

3.5 電源設(shè)計(jì)

保證高層建筑的用電正常，就要保證電源設(shè)計(jì)的合理性。首先電氣系統(tǒng)的電能消耗計(jì)算，保證供電形式的選擇科學(xué)、合理;其次保證電源安裝處環(huán)境的安全衛(wèi)生，避免由此引發(fā)的安全事故如火災(zāi)等。此外，電源設(shè)計(jì)必須符合高層建筑的需求。尤其是辦公樓的電源設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的用電負(fù)荷情況進(jìn)行分級設(shè)置。常見的分級方式為三級控制方式，在一二級用電負(fù)荷存在時(shí)，必須根據(jù)區(qū)域用電情況設(shè)計(jì)電源，當(dāng)一二級負(fù)荷較小時(shí)，可設(shè)置自備電源。辦公樓的用電情況復(fù)雜，所以必須根據(jù)與供電單位的協(xié)商狀況確定供電方式后，進(jìn)行電源設(shè)計(jì)。

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