高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王玉林

成都宏圖基業(yè)工程建設(shè)有限公司

高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王玉林

成都宏圖基業(yè)工程建設(shè)有限公司

城市化和現(xiàn)代化進(jìn)程在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加快，人們的用電需求進(jìn)一步增加，對供電系統(tǒng)提出來更大的考驗(yàn)與挑戰(zhàn)。高層建筑中電氣設(shè)備的增加對建筑供配電的需求也在持續(xù)增長，供配電系統(tǒng)作為保障建筑內(nèi)部電力系統(tǒng)正常使用和運(yùn)行的基礎(chǔ)性條件，為了保障高層建筑功能的發(fā)揮，促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，其具體的設(shè)計(jì)需要引起人們的重視。本文重點(diǎn)分析高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，在此基礎(chǔ)上探析具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

高層建筑；電氣工程；供配電；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 、高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)概述

1.1 高層建筑的概述

中國《民用建筑設(shè)計(jì)通則》(GB 50352—2005)將住宅建筑依層數(shù)劃分為：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅。大于24m者為高層建筑(不包括建筑高度大于24m的單層公共建筑)；建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

1.1.1 一類居住建筑包括高級住宅和十九層及十九層以上的普通住宅。

1.1.2 一類公共建筑包括醫(yī)院；高級旅館；建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1000m2的商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、電信樓；建筑高度超過50m或每層建筑面積超過1500m2的商住樓，建筑高度超過50m的教學(xué)樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等。

1.1.3 二類居住包括建筑十層至十八層的普通住宅。

1.1.4 二類公共建筑包括除一類建筑以外的商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、電信樓、財(cái)貿(mào)金融樓、商住樓、圖書館、書庫；建筑高度不超過50m的教學(xué)樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等。

1.2 高層建筑的重要性

在現(xiàn)代社會中，隨著現(xiàn)代化和城市化進(jìn)程的加快，城市人口密度不斷增加，而城市的面積是有限的，這就導(dǎo)致了用地緊張現(xiàn)象的出現(xiàn)，加劇了土地的供需矛盾，而人們在社會經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的推動下，對生活質(zhì)量和水平的要求越來越高，建筑的規(guī)模和數(shù)量都在不斷增加，對著科技生產(chǎn)力的提升，高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。在現(xiàn)代社會中，高層建筑可以有效保證人們的居住要求，作為人們生活生產(chǎn)的載體，對維護(hù)社會的穩(wěn)定，促進(jìn)社會的進(jìn)一步發(fā)展有重要的意義.還能節(jié)省一定的土地資源。

2 、高層建筑相關(guān)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析

2.1 安全性

首先，要確保其具有安全性，這是供配電系統(tǒng)最為首要的要求。在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，必須嚴(yán)格的按照相關(guān)的要求和規(guī)范，力爭把設(shè)備以及人身發(fā)生的事故的幾率限制在最小。

2.2 可靠性

電力能源在現(xiàn)代社會中占據(jù)重要地位，針對不同用途的高層建筑，如其供配電系統(tǒng)可靠性不足，在實(shí)際運(yùn)營中出現(xiàn)系統(tǒng)停滯等問題，可能導(dǎo)致多種損失，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)把握設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)。

2.3 靈活性

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該具有方便和靈活的特征。在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行接線時應(yīng)該盡量的做到簡單，同時還可以使其可以滿足負(fù)荷的變化，可以迅速的從一種運(yùn)行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換至另一種運(yùn)行狀態(tài)，并在轉(zhuǎn)換的過程中不會輕易的出現(xiàn)錯誤的操作，可以確保能夠正常、方便的進(jìn)行檢修與維護(hù)。

2.4 經(jīng)濟(jì)節(jié)能

高層建筑因?yàn)檎w結(jié)構(gòu)巨大，供配電線路長度很長，而長距離供電增加了產(chǎn)生線路損耗及電壓損失的可能性，不利于電能的有效利用，出于節(jié)約能源考慮，需要優(yōu)化設(shè)置配電壓器，減少不必要的能源損耗。

3 、高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 變壓器的選擇與設(shè)計(jì)

大容量變壓器在當(dāng)今大部分高層建筑中的普及率較低。大容量變壓器卻有著高效率的特點(diǎn)，但是在實(shí)際投入過程中所涉及到的負(fù)荷面也寬。故而，這就需要高層建筑供配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要結(jié)合建筑實(shí)際和供電需求等相關(guān)因素和實(shí)際用電需求，選擇和設(shè)計(jì)變壓器的單機(jī)容量以及變壓器的數(shù)量。

3.2 負(fù)荷等級的設(shè)計(jì)

首先，一級負(fù)荷要求供電主要應(yīng)用在一類高層建筑物的消防用電中。其次，二類的高層建筑中消防設(shè)施和設(shè)備用電應(yīng)當(dāng)根據(jù)二級負(fù)荷要求進(jìn)行。針對一些超高層建筑來說，應(yīng)當(dāng)在一級負(fù)荷要求之上進(jìn)行供電負(fù)荷設(shè)計(jì)。超高層建筑中的消防用電設(shè)備如消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)等用電均應(yīng)按一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷要求供電；客梯電力，排污水泵，電話機(jī)房和保安，航空障礙燈等用電設(shè)備均應(yīng)按一級負(fù)荷的要求供電。其消防負(fù)荷等級為一級負(fù)荷，為滿足規(guī)范中對應(yīng)急照明切換時間的要求，因此應(yīng)急照明電源除正常兩路電源外，另在消防控制室設(shè)置集中EPS應(yīng)急電源.超高層建筑應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源或者備用電源，一般低于200米的超高層建筑宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)。

3.2.1 做好高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作

高層建筑中使用的電源都是兩路獨(dú)立的10kV電源，通常情況下，高壓配電系統(tǒng)采用的是單母線進(jìn)行分段的方式，線路在正常使用中能夠進(jìn)行自動切換，相互之間還能夠作為彼此的備用設(shè)備進(jìn)行供電工作，超高層建筑也一樣，進(jìn)線柜及母聯(lián)柜三個真空斷路器采用電氣加機(jī)械聯(lián)鎖，保證最多只能同時合兩個，確保兩路10kV不并列。

3.2.2 低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

漏電斷路器是高層建筑中配電系統(tǒng)用來防止漏電損害的重要措施。超高層建筑的低壓配電系統(tǒng)采用三級配電方式，即總配電(變配電所)、區(qū)域配電(配電間)、終端配電。三級配電系統(tǒng)相互之間保護(hù)開關(guān)要求具有選擇性。低壓系統(tǒng)一般采用單母線分段+一段應(yīng)急母線的形式，即二路市電為分段的母線供電，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，設(shè)置一段應(yīng)急母線，為應(yīng)急負(fù)荷及備用負(fù)荷供電。

3.3 變配電所的設(shè)計(jì)

超高層建筑物中居民人數(shù)較多，電器設(shè)備較多，空調(diào)機(jī)房、換熱站、電梯井以及水泵房等的機(jī)電設(shè)備耗電量都相當(dāng)大。通常情況下，一、二級負(fù)載電量的是較常見的。變配電所的設(shè)計(jì)需要滿足進(jìn)出線方便、與電源側(cè)最為接近或者深入負(fù)荷中心。高、低壓配電柜出線方式宜為上進(jìn)上出，考慮變壓器的垂直運(yùn)輸通道以及設(shè)備對樓板荷重的影響。變配電所附近設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，分變配電所附近考慮EPS或者容量不超過200KW柴油發(fā)電機(jī)。同時，變配電所不能設(shè)計(jì)在易爆炸、易腐蝕、多水霧和多塵埃的環(huán)境下，盡量滿足相關(guān)設(shè)備的運(yùn)輸和調(diào)運(yùn)方便。

3.4 配電箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

一般來說，配電箱應(yīng)滿足測量儀表、開關(guān)、保護(hù)電器及其他輔助設(shè)備的組裝需求，從而形成完整的低壓配電裝置。該裝置需滿足自動和手動控制要求，如系統(tǒng)發(fā)生故障，可通過該裝置完成電路切斷、故障報(bào)警等操作。

3.5 供配電系統(tǒng)照明負(fù)荷設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

供配電系統(tǒng)照明負(fù)荷主要由配電屏、饋電線、分配電箱等構(gòu)件組成。照明供電電源通常由配電屏引出，經(jīng)過饋電線干線進(jìn)入照明負(fù)荷總配電箱，再由照明負(fù)荷總配電箱分配至個支路分配電箱，最終與用戶端相連完成建筑整體照明負(fù)荷供電。

3.6 電源的設(shè)置

一類高層建筑中的走道照明、安防系統(tǒng)用電、客梯用電等電力負(fù)荷為一級負(fù)荷，二類高層建筑中的主要通道及樓梯間照明用電、客梯用電、排污泵、生活水泵用電等電力負(fù)荷為二級負(fù)荷。超高層建筑的正常電源數(shù)量不應(yīng)少于二個，要求二個電源應(yīng)為不同路由的電源線路。電源的電壓等級一般為10KV，當(dāng)然負(fù)荷容量大的可以為35KV。應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源或者備用電源，一般低于200米的超高層建筑宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)。

3.7 電線電纜選擇

在超高層建筑中消防設(shè)備線路選用礦物絕緣的防火電纜，避免因供電線路的損壞而影響消防設(shè)備的正常功能。在超高層建筑中應(yīng)選用阻燃型的電纜和電線。連接用礦物絕緣防火電纜的配電箱的防護(hù)等級不宜低于IP55。超高層建筑高壓宜設(shè)置單獨(dú)的豎井，如與低壓電井共用，電井面積要加大。低壓電井內(nèi)由于電纜數(shù)量較多，可分設(shè)普通橋架和應(yīng)急橋架。

3.8 防火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

超高層建筑應(yīng)按特級保護(hù)對象設(shè)置火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)采用控制中心報(bào)警系統(tǒng)方式。除按國家規(guī)范的一類高層建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置消防廣播、手動報(bào)警按鈕、消防報(bào)警電話外，各避難層應(yīng)設(shè)獨(dú)立的消防廣播，且能接收消防控制中心的有線和無線兩種廣播信號。建筑各層的消防疏散樓梯口部和消防電梯前室內(nèi)宜設(shè)置帶光閃爍的樓層火警指示燈。

總而言之，供配電系統(tǒng)作為建筑機(jī)電工程的基礎(chǔ)，承擔(dān)著建筑整體的供配電電功能。因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，需從系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行中分全面的考慮，以滿足現(xiàn)代高層建筑的綜合需求。

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