高層建筑電氣設計中低壓供配電系統可靠性分析

王小紅

摘? 要：在高層建筑工程中，供配電系統是維持電氣設備穩定的重要要素。設計人員必須對低壓供配電系統進行設計，確保安全，以便于為建設項目的用戶提供良好的用戶體驗。本文主要介紹了高層建筑低壓供配電系統的基本特征、重要性及其設計要求，并研究改善高層建筑的電氣及低壓供配電系統可靠性方案，為現代電氣設計提供了借鑒。

關鍵詞：高層建筑;電氣設計;低壓供配電;可靠性

1高層建筑低壓供配電系統的特點和重要性

1.1高層建筑電氣設計中低壓供配電系統的特點

高層建筑電氣設計中低壓供配電系統有著突出的優點，但因為高層建筑的內部構造都比較復雜，所以低壓供配電系統的架設也就相對困難。同我國傳統建筑比較，現代高層住宅樓層高，面積大，因此電梯、中央空調等成了必備的用電裝置，這也就突出了建筑內部供配電體系的必要性。對于高層建筑施工，也應當重視對高層建筑設備的配置與維修。高層建筑構造相對復雜，功能特點上存在著諸多特點，也使得低壓供配電系統設計復雜，電氣設備較多，能耗較大。因此高層建筑的低壓供配電系統設計應該提高質量，并優化相關技術。

1.2高層建筑電氣設計中低壓供配電系統的重要性

在高層建筑中通常會安裝較多的電氣設備，而低壓供配電體系則能夠確保設備的平穩運作，但是如果在系統設計上出現差錯，則對電氣設備的工作性產生影響，嚴重的會引起安全事故。由此可見，確保高層建筑低壓供配電系統的安全性，是實現經濟效益的重要途徑。

2高層建筑低壓供配電系統的設計要求

2.1滿足基礎的安全性

供配電是高層建筑電氣設計的關鍵內容，直接影響著高層建筑的利用狀況和質量保證。近年來，城市化步伐加快，高層建筑結構的多元化發展對低壓供配電系統的設計也提出了更高的要求。與一般常規房屋相比，大型高層建筑的空間更大，尤其是縱向比例更大，同時具有大量的電梯、中央空調等電器，而日常工作也要依靠供配電系統的電力輸出，所以，低壓供配電系統的可靠性、安全性、穩定性才是最根本的設計準則。

2.2滿足供電的可靠性

近年來，建筑施工中火災事故層出不窮。因為施工單位的建筑防火安全措施不足，災發后往往無法實施有效的自動化撲救，幾乎全依賴消防員撲救。這個設計中最大的問題就是當在無人狀態下發生火災事故時，很難保證滅火措施能夠有效實施。同時，由于大火蔓延還會影響電氣設備的正常工作，或者打斷裝置的電力支撐，使裝置崩潰。例如：電梯供電一旦發生故障，會對人類的正常生活、建筑工作環境乃至經濟發展，都產生一定的負面影響。[1]

3提升低壓供配電系統可靠性的措施

3.1優化設計供電電源

假如向低壓交流供電室內輸入10kV的電源，則供電系統將會采用單母線保護，同時設置二個容量相同的交流變壓器，有助于保持整個供電系統的穩定性，并能夠做到同步供電。同時，假如一個線路發生問題，則另一個線路也將能夠同時向大負載裝置供電，增加整個供電系統的穩定性，不干擾人類的正常工作活動。因為低壓供配電系統母線設計的非常復雜，所以需要在大型高層建筑件施工之前，需要準備好所有線路。另外，在高層建筑的建造過程中，后期的線纜安排難度很大，同時由于線纜的重量也對安裝檢查工作提出了更高的技術要求，因此需要很多人員協同進行工作，并通過更科學的技術措施優化完善線路，減少施工成本。

3.2提高供電線路的安全性

高層建筑低壓供配電設備的電纜敷設要根據高層建筑的結構要求進行，避免電纜敷設不合理的情況。在敷設電纜的過程中，必須保持與熱源保持一定間距，為提高電纜的穩定性，必須對電纜做好防腐、防震、防火等安全措施，在后續工程中避免電路故障。在電路配線時必須始終保持消防電路的獨立性，還必須串聯專用的滅火電源，以有效保證各種消防器材在突發火災事故中都能順利運行。此外，在線路頂層的開關柜上還應當設有自動切換裝置。

3.3保障消防用電的可靠性

為加強高層建筑消防供電的安全性，要建立較好的供配電系統，因此高層建筑通常有二個以上的電力變壓器，另外還會配備柴油發電機。供配電系統由能夠自行切斷消防供電負荷，確保電源符合供電的最大負荷條件。在兩條線路停電的情況下，可以啟動應急電源，也可以啟動柴油發電機組，既要保持供配電系統的可靠性，也要確保變電站的安全性。一旦電網恢復供電，在30-60秒鐘內就可以發電，但延遲數分鐘后，柴油發電機組立即停止工作。在低壓供配電體系的設計流程中，低壓母線、變壓器裝置以及柴油發電機都需要經過單獨設計，但如果使用柴油發電機則無法達到整個系統負載功率的需要，很可能會造成停電和短路問題。在設計流程中，柴油發電機也不能有專門的母線設計，以最大限度地利用柴油發電機的功能。

3.4提高供配電設備的可靠性

技術人員所使用的供配電裝置也必須具備新的技術特點，如利用設備的高可靠性來提升低壓供配電裝置的高可靠性等。但是，工程技術人員在對電力變壓器設備和繼電保護系統裝置的使用設計中，往往因為裝置自動化水平比較高，也就因此設備存在著較大的自動化水平，而且還一定要實現錯相保護和自動分合閘的功能，這樣才能夠保證中低壓供電的穩定性。而對于中低壓供配電系統的電力變壓器設備而言，則通常選擇干式變壓器設備，因為這種變壓器設備的絕緣材料阻燃、不易燃，變壓器具有良好的抗污染和防潮性能，而且也適用于惡劣環境，起到防災、防火的作用。

3.5提高供配電系統主接線的可靠性

高層建筑的電氣設計一般涉及電力負荷計算、高低壓供配電系統設計、電力照明控制系統設計等。在高層低壓供配電系統中，控制終端數量比較多，控制系統布局比較散亂，系統很易受到高壓諧波傳動的影響，進而造成很多故障問題。因此，在設計時，要采取直接與系統集成的方法，既可以降低建筑成本，也能夠便于系統的后期維修。低壓供配電系統通常使用380V或220V的交流電，而對系統的主配電網線路，則采取了干線型和放射狀的方法加以設計，以降低對外部環境的危害，從而達到改善系統穩定性的目的[2]。

3.6增強接地保護裝置

優化大型高層建筑連接線的設置，是提高建筑物的供配電系統穩定性的關鍵舉措。一旦建筑物內部的供電設備出現了故障，接地安全保護器就能夠自動切斷對其電源，從而有效降低用戶的觸電。在使用接地安全保護器時，相關設計單位和人員必須根據具體情況和所設計的基礎結構、電路環境參數，并與具體的設備有機地結合。而對于在高低壓供配電工程設計中的施工技術人員，也必須著重考慮對整流變壓器系統的保護，防護方式一般有：直接接地的部分、設備的外露部分，以及易漏電導電的部分。在整流變壓器系列的中低壓配電中，著重考慮整個電路中的中性線N和PE線間，是不是存在著相互作用問題。并要保證PE線在斷開后，不妨礙整個系統的正常工作，并以此實現對接地保護裝置的保證效果。

結語：綜上所述，在高層建筑施工中，低壓供配電系統是確保施工順利進行的重要系統。同時，由于其可靠性又直接影響到用戶的安全。所以，工程技術人員要不斷完善低壓供配電系統建設，以保證其符合國家高層建筑的有關技術標準，從而提高其在實際應用過程中的可靠性，并以此促進中國建筑工程電氣設計中低壓供配電系統的平穩進展。

參考文獻

[1]建筑電氣設計中低壓供配電系統可靠性研究[J].譚向春.建材與裝飾.2019（27）

[2]建筑電氣設計中低壓供配電系統的可靠性研究[J].祖國衛.機電信息.2019（17）