高層建筑電氣中低壓配電設計

王彬

（重慶大有建筑設計院 重慶市渝北區(qū) 401120）

高層建筑電氣中低壓配電設計

王彬

（重慶大有建筑設計院 重慶市渝北區(qū) 401120）

在高層建筑設計中，低壓配電系統(tǒng)具有十分重要的作用，其設計質量直接關聯(lián)著整體建筑用電情況。針對此，本文首先分析了低壓配電系統(tǒng)，其次對高層建筑電氣中低壓配電設計原則進行了一定的闡述，最后探討了高層建筑電氣中低壓配電系統(tǒng)設計，以供參考。

高層建筑；電氣；低壓配電設計

1 引言

近年來，隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑大量建成并逐步投入使用。在高層建筑中，一般存在較多種類的機電設備，用電負荷較大，這決定了高層建筑電氣中的低壓配電設計必須在更高的要求下進行。低壓配電系統(tǒng)設計質量直接關聯(lián)著高層建筑中電氣系統(tǒng)運行質量，因此，必須對高層建筑電氣中的低壓配電設計進行不斷深入的分析研究，以確保居民用電安全。

2 低壓配電系統(tǒng)

在建筑電氣工程中，低壓配電系統(tǒng)是一種較為常見的系統(tǒng)，其主要由高壓配電線路、配電變電所、低壓配電線路、低壓斷路器與配電變壓器等裝置共同構成。其中，在低壓配電系統(tǒng)中，低壓斷路器具備十分重要的作用，其能夠促進電能合理分配目標的實現，并且還具有自動、手動控制開關的功能。通常情況下，低壓斷路器的開關動作可采用系統(tǒng)欠壓、失壓或過載方式進行控制。

此外，由于電動機頻率較低，不會對電動機造成較大的損害，能夠對系統(tǒng)中的電源線路與電動機進行更好的保護，在系統(tǒng)出現故障之后，低壓斷路器能夠自動切斷電源，進而保護系統(tǒng)中的其他設備。低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，能夠為建筑電力工程功能的正常發(fā)揮提供保障。但在對系統(tǒng)安全進行調試時，應確保操作的規(guī)范性。當系統(tǒng)出現故障之后，應當及時進行調試操作與處理，避免其對系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成影響。

3 高層建筑電氣中低壓配電設計原則

3.1 最優(yōu)原則

①對設計內容進行嚴格的、反復的驗證，以確保高層建筑低壓配電設計計劃具有可行性，保證建筑的正常、安全用電。②對于高層建筑的低壓配電設施，應確保其能夠滿足用戶的需求用電量，最優(yōu)、平穩(wěn)地發(fā)揮自身功能。③對于高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)，不僅需確保其能夠滿足用戶的用電需求，還要預留備用電量，以備不時之需。同時，在具體設計過程中，在配電設施的各電路間，要留置出一個安全距離。對于線路，必須使用絕緣材料，以全面消除火災隱患。此外，在設計高層建筑低壓配電設施時，還要配套適當的防雷系統(tǒng)。

3.2 高效原則

通常情況下，高層建筑的低壓配電系統(tǒng)較為復雜繁瑣，如果沒有進行合理的設計，必定會對建筑物整體效能造成嚴重的影響，因此，在進行高層建筑電氣中低壓配電設計時，必須堅持高效原則，具體措施如下：①配電系統(tǒng)要分散裝置，以便合理地分配電能。因為高層建筑的高度較高，無法實現由一個配電中心發(fā)出的電路自上而下地貫穿，這樣電線容易纏繞交叉，有造成折斷、短路的可能。同時，配電系統(tǒng)的分設置還可以節(jié)約材料。②低壓配電設施應達到均衡，電量分配的平衡對整個電力系統(tǒng)的良好、穩(wěn)定運行產生很大的影響。

3.3 節(jié)能原則

在高層建筑電氣中低壓配電設施設計過程中，必須對其進行合理的配置，以比肩線路重疊纏繞現象的發(fā)生，最大限度的節(jié)約項目材料。高層建筑用電量通常較大，這就要求必須遵循節(jié)能原則，并且還要充分的、積極的利用相關節(jié)能材料，例如太陽能與地熱等。

4 高層建筑電氣中低壓配電設計

4.1 供配電電壓設計

在進行高層建筑電氣中供配電電壓設計時，為了保證供電系統(tǒng)運行可靠性與穩(wěn)定性，項目設計人員應當嚴格依據高層建筑電氣系統(tǒng)設計相關要求進行合理的設計。通常情況下，高層建筑工程對電力負荷的要求往往較為嚴格，普通的一級電力負荷容量一般較小，所以在進行配電電壓的選擇時，應當在充分結合高層建筑電氣系統(tǒng)設計要求與實際電力負荷需求的基礎上，盡量選用一路或兩路市政電源，或者是發(fā)電機組作為整個高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源，以更好的滿足建筑物居住人員用戶需求。通過相關研究結果可以發(fā)現，通常采用10kV高壓電源與380/220V低壓配電電壓作為整個高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源。

4.2 電源

高層建筑對電源強度的要求通常較高，再加上用電設備中往往存在大量的一級負荷與二級負荷，要想更好的滿足用電設備對電力的需求，必須保證電源具備強大的動力。所以，高層建筑一般采用兩路電路獨立供電的方式，而這兩路電路通常來源于不同的變電站或是同一變電站的不同母線段。通過此種方式，即便一條回路出現故障時，另一條回路依舊能夠正常運行，從而確保各用電設備正常工作的持續(xù)進行。此外，在高層建筑中，還應當設置一定的備用電源或應急電源，柴油發(fā)電機就是常用的備用供電設備，但發(fā)電機的容量大小，所以應當根據建筑的用電需求來確定。

4.3 配變電所

對于高層建筑的配變電所設計，應確保其滿足布局合理、分散布置需求。在選擇配變電所位置時，應當盡量避開人口流動量較大的區(qū)域以及低洼區(qū)域。在配電室中，應當做好防潮、防塵的措施，以確保各項設備的安全運行。對于配電變壓器的容量，必須進行合理的選擇，通常需要保證其正常工作功率低于其限定功率的60%。此外，還需要設置專門的管理人員對配變電所進行定期的巡視和檢查，確保配變電室的正常運行。對于高層建筑的低壓配電系統(tǒng)，應當采用模塊供電的方式，并留出一定的備用模塊，以便在某些線路出現故障時作為應急的更換線路。

4.4 高低電壓運行和結線方式

（1）電力系統(tǒng)高壓線應當采用單母線運行結線方式與10kV進線。對于變壓器低壓側，應當采用分段的、獨立的單母線結線運行方式，并每結一段單母線對應一臺變壓器。對于各段母線的聯(lián)結與操控，應當采用母聯(lián)開關方法。在正常運行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)的每一段母線均應獨立運行，如果某一臺變壓器發(fā)生了運行故障，相關操作人員可采用手動方式關閉該段母線的母聯(lián)開關，然后通過同一組的另外一臺變壓器進行正常供電。在高層建筑電氣系統(tǒng)運行過程中，一旦變壓器恢復正常運行，低壓配電母線中的母聯(lián)開關就會自動開啟，恢復正常運行模式。

（2）對于電力系統(tǒng)變壓器低壓側中的應急母線設計，應當采用正常的柴油發(fā)電機電源供給與電源用電作為整體低壓配電系統(tǒng)的應急母線，以提供充足的電量，保證高層建筑應急情況下低壓配電的下一級電力負荷量。對于母線中的雙向開關，通常不包括電氣設備與機械連鎖，可有效預防向市政供電網中反向供電現象的發(fā)生，并且還可通過雙重電源或是雙回路供電方式，滿足消防設施負荷用電需求。在變配電系統(tǒng)末端配電箱中，應急設備可相互切換。

4.5 接地保護設計

在進行高層建筑電氣系統(tǒng)設計時，為了保證建筑用電安全，避免人身與財產受到電力系統(tǒng)的損害，通常需要在電力系統(tǒng)化中設置自動切斷故障電路的設備或接地保護裝置，以確保供電系統(tǒng)的正常運行與用電安全。在進行建筑電力設計時，對于接地保護系統(tǒng)的設置，應當依據建筑電力與建筑工程特征進行，具體設置方式的確定應當參照建筑配電系統(tǒng)中電氣設備的使用情況、電氣回路中的保護線額截面、接地形式。但在此過程中，無論采用何種接地保護方式，均需要進行總等電位聯(lián)結，以避免建筑電路受到外部危險電壓的影響或是威脅。

此外，高層建筑電力設計接地保護模式主要包括Tr、TN、IT三種。其中，Tr系統(tǒng)主要用于外漏設置導電部分的接地故障保護，具備切斷故障回路電流、保護電氣系統(tǒng)的作用。TN系統(tǒng)主要用于發(fā)生故障的電流較大或金屬性短路的電氣系統(tǒng)保護，因此，在進行電氣系統(tǒng)接地保護設置時，可采用電流保護器的方式進行電流短路以及電路負荷的保護設置。

5 結語

總而言之，隨著高層建筑工程的不斷完善，建筑用電設備也在不斷增加，這對高層建筑的低壓配電系統(tǒng)的安全性、有效性與自動化功能提出了更高的要求。針對此，在進行高層建筑電氣中的低壓配電設計時，設計人員應當在充分考慮建筑的功能、結構和用電需求的基礎上，制定科學的、合理的設計方案，盡可能的簡化電氣系統(tǒng)設置，最大限度的減少損耗，提高供電質量，確保用電安全性、穩(wěn)定性，更好的滿足人們在實際生活中對于用電的需求。

[1]王成哲.基于高層建筑電氣的低壓供配電系統(tǒng)相關問題分析[J].建筑·建材·裝飾，2015（02）：182.

[2]葉飛.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性論述[J].華東科技：學術版，2015（12）：61.

[3]王成哲.基于高層建筑電氣的低壓供配電系統(tǒng)相關問題分析[J].建筑·建材·裝飾，2015（02）：182.

TU976.1

A

1004-7344（2016）15-0302-02

2016-5-10

王彬（1983-），男，工程師，大學本科，主要從事建筑電氣設計工作。