高層建筑中低壓配電設(shè)計

陳冠宇

摘要：低壓配電系統(tǒng)是整個高層建筑電氣系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著不可替代的重要作用，如果高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計不合理，很容易埋下安全隱患，再加上整個高層建筑的電氣設(shè)備較多，嚴(yán)重威脅建筑住戶的用電安全，故而在進(jìn)行高層建筑電氣設(shè)計時，應(yīng)積極優(yōu)化和改進(jìn)低壓配電設(shè)計方案，提高低壓配電設(shè)計的合理性和科學(xué)性，保障高層建筑電氣安全。本文首先闡述高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計原則，進(jìn)而對高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計優(yōu)化路徑進(jìn)行探討，分別從設(shè)備設(shè)計、電能設(shè)計與安全設(shè)計三個方向入手。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣；低壓配電

1引言

隨著人口的增多、住房用地的減少，各地的高層建筑開始拔地而起，被大量應(yīng)用于住宅、寫字樓等。在各類建筑中，尤其是高層建筑，配備了各種各樣的電氣設(shè)施。由于樓層高、用戶多，相對來說電力設(shè)施更為繁雜。我國對于高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計有著明確規(guī)定，在實(shí)際設(shè)計過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)特點(diǎn)，嚴(yán)格控制高層建筑低壓配電設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，消除電氣系統(tǒng)的安全隱患。

2高層建筑電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1涉及到的用電設(shè)備種類繁多

由于復(fù)雜性和龐大性，高層建筑對電氣設(shè)備的要求比低層建筑更為嚴(yán)格。高層電氣設(shè)備分析包括給排水系統(tǒng)，火災(zāi)報警系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，制冷與供熱系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)和電梯。并且在建筑行業(yè)不斷發(fā)展以及人們需求不斷增加下，建筑功能更加完善，建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，在一定程度上給高層建筑中的用電設(shè)備帶來一定壓力，給高層建筑供電系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.2用電量大

因高層建筑的容量和承載力都比普通低層建筑大，所以其用電負(fù)荷和用電量也比較大。

3高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計原則

3.1優(yōu)化設(shè)計原則

高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計應(yīng)充分利用建筑自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在設(shè)計過程中，要考慮到低壓配電設(shè)計的資金投入，還應(yīng)堅持節(jié)能減排理念，保障低壓配電設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和合理性。首先，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計方案必須具有切實(shí)可行性和適用性，使低壓配電系統(tǒng)可以保障整個高層建筑電氣設(shè)備的正常用電，滿足用戶對于穩(wěn)定用電負(fù)荷的需求，安全、穩(wěn)定地進(jìn)行供電，確保高層建筑配單系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

3.2合理高效原則

高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計應(yīng)盡量降低電能損耗，包括間接損耗和直接損耗，提高低壓配電系統(tǒng)的節(jié)能性。在確保滿足高層建筑電氣系統(tǒng)使用性能的基礎(chǔ)上，提高低壓配電設(shè)計的安全性和合理性，節(jié)約配電系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)過程中的資源消耗，盡量保持高層建筑低壓配電系統(tǒng)的用電負(fù)荷均衡，盡可能的采用節(jié)能設(shè)備，減少低壓配電系統(tǒng)的維護(hù)檢修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)電力能源的高效、穩(wěn)定、可靠利用。

4高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計路徑

4.1低壓配電設(shè)施設(shè)計

高層建筑電氣系統(tǒng)中的低壓配電系統(tǒng)，是由低壓與高壓配電線路、配電變壓器等相關(guān)控制保護(hù)裝置共同組成的。對于高層建筑來說，由于樓層高、電力用戶多、電能耗能高等原因，需要以低壓配電系統(tǒng)來滿足高層建筑安全用電的需要。在這個過程中，需要進(jìn)行科學(xué)合理的低壓配電設(shè)施設(shè)計。

在確定電源負(fù)荷的時候，需要充分考慮該高層建筑的實(shí)際用電需要，考慮高層建筑的建筑形式是商業(yè)建筑還是民用建筑。通常來說，可以將高層建筑的電源負(fù)荷劃分為一級與二級負(fù)荷，在進(jìn)行電力供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計時，通常使用源于不同變電所的兩路獨(dú)立電源。出于應(yīng)對突發(fā)電力情況的需要，高層建筑還應(yīng)當(dāng)搭配備用電源或者發(fā)電設(shè)備，如柴油發(fā)電機(jī)等，根據(jù)高層建筑的電力能源實(shí)際需求，選定合適的、超過一級電源負(fù)荷容量的發(fā)電設(shè)備。

4.2低壓配電電能設(shè)計

低壓配電系統(tǒng)的電能設(shè)計，應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑的電能負(fù)荷等級選擇不同計算方式，如負(fù)荷密度法等。通常來說，如果高層建筑的建筑類型為民用建筑，其用電性質(zhì)為生活用電，則通常按照負(fù)荷密度法進(jìn)行電能計算，以平方千米作為計算單位，根據(jù)使用功能進(jìn)行區(qū)域劃分，并根據(jù)其歷史分區(qū)電能負(fù)荷密度確定不同分區(qū)的電能特點(diǎn)，確定電能負(fù)荷密度值。低壓配電設(shè)計的過程中，通常將最大負(fù)荷設(shè)置為30min，引用電力能源消耗量與無功功率補(bǔ)償作為重要的計算依據(jù)。負(fù)荷密度法的應(yīng)用較為簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)配電負(fù)荷計算與變電負(fù)荷計算。

4.3低壓配電安全設(shè)計

高層建筑電氣設(shè)計中的低壓配電安全設(shè)計，通常包括接地故障保護(hù)、短路保護(hù)與過電流保護(hù)，在低壓配電設(shè)計過程中需要嚴(yán)格遵循我國相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，切實(shí)保障低壓配電系統(tǒng)的安全性與可靠性。本文著重闡述低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)系統(tǒng)。接地保護(hù)系統(tǒng)中最為常用的三種接地保護(hù)模式包括IT、TT、TN三種，其中，IT接保護(hù)模式能夠在低壓配電系統(tǒng)外網(wǎng)區(qū)域發(fā)生電路故障，且低壓配電系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對于供電系統(tǒng)的保護(hù)性中斷的情況下，自行啟動保護(hù)模式，以避免配電系統(tǒng)故障造成更大的損失。

TT系統(tǒng)是電源中性點(diǎn)的接地保護(hù)設(shè)計，能夠?qū)Πl(fā)生漏電或者接地故障時的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。通常中性線N與PE之間，由于配電關(guān)系不存在而并不進(jìn)行電力流通，二者之間并無通電。通常在用電負(fù)荷較小的高層建筑中，會使用TT接地保護(hù)系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)是當(dāng)前最為安全有效的接地保護(hù)系統(tǒng)，在民用建筑電氣設(shè)計中較為常用，電容量較低或者用電要求不高的電氣系統(tǒng)皆可使用。TN接地保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計需要將所有電氣設(shè)備外殼與保護(hù)線相連，以形成保護(hù)模式，并且連接配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)。TN接地保護(hù)包括三種模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系統(tǒng)是將工作零線同時作為接零保護(hù)線，是一種三相四線接地保護(hù)形式，通常在一般的電氣設(shè)計中較為常用；TN-S模式是將工作零線與專用保護(hù)線相互分離，使用TN-S模式的電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是通過專用保護(hù)線來實(shí)現(xiàn)的，相對而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑臨時供電，在高層建筑電氣低壓配電設(shè)計中的運(yùn)用較少。

5結(jié)語

總而言之，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計具有相當(dāng)程度的復(fù)雜性，其低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的合理與否，與高層建筑中電力用戶的用電效果與用電安全息息相關(guān)，因此，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，充分考慮到電力供應(yīng)能力和建筑用戶的電力需求，積極優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計，制定高效節(jié)約、科學(xué)合理的低壓配電設(shè)計方案，確保高層建筑電氣系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：石河子博力工程管理有限公司）