高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計研究

李濤

摘? ? 要：近幾年，城市中的高層建筑的數(shù)量不斷增多，這些高層建筑會對人們的生活，以及城市的發(fā)展造成一定程度影響。因此，高層建筑電氣設(shè)計期間，相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)高層建筑的實際需求，做好相應(yīng)的分析工作，并且要對建筑電氣設(shè)計工作認(rèn)真探討，反復(fù)推敲設(shè)計方案，確保最終設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣工程;配電系統(tǒng)

1? 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的基本要求

1.1? 安全性要求

在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要在保證電氣設(shè)備本身質(zhì)量合格的前提下，保證建筑物的供配電系統(tǒng)運行的安全性。在明確高層建筑層數(shù)的前提下，供配電系統(tǒng)區(qū)需要設(shè)定在建筑的中間點，以減少電能輸送時的電能損耗，也可以在地下相關(guān)層加設(shè)發(fā)電機(jī)。為確保建筑物整體用電的的長期穩(wěn)定性，需要將輸出電壓設(shè)定在 10kV，再通過對降壓變壓器的運用，將配電系統(tǒng)控制為低壓。除此之外，在配電系統(tǒng)設(shè)置期間，需要結(jié)合建筑總層數(shù)來規(guī)劃線路總米數(shù)、線路與發(fā)電距離及其線路型號。

1.2? 節(jié)能性要求

節(jié)能高效工作要求現(xiàn)階段已是各行業(yè)領(lǐng)域的基本工作要求，所以，高層建筑中的供配電系統(tǒng)也需要具備節(jié)能高效的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)階段，建筑物內(nèi)形式上的降低電壓是能夠達(dá)到的，然而要實現(xiàn)真正的節(jié)能目的，需要運用先進(jìn)高效的節(jié)能燈。在空調(diào)風(fēng)機(jī)、水泵等馬達(dá)的設(shè)計中，可采用我國主流的變頻控制設(shè)計，這種設(shè)計法的主要優(yōu)點是能夠根據(jù)系統(tǒng)實際需求調(diào)整馬達(dá)用電量，避免傳統(tǒng)馬達(dá)因長時間的連續(xù)工作而產(chǎn)生電量浪費的現(xiàn)象，最終實現(xiàn)節(jié)能。

2? 供配電系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則

2.1? 供電線路安全性依據(jù)

高層建筑物理性質(zhì)、用電設(shè)備的具體分布、環(huán)境特征的各項因素，對供電線路的布線情況進(jìn)行合理控制。在節(jié)約、安全原則下，高層建筑低壓配電系統(tǒng)在建筑電氣供電設(shè)計中，多數(shù)采用的都為分區(qū)樹干式配電。在線路設(shè)計過程中，必須要確保整個線路的安全性，一個不安全的設(shè)計如果應(yīng)用到高層建筑中，不僅會對高層建筑的整成運行造成不良影響，情況嚴(yán)重時，甚至?xí)斐砂踩鹿?，造成巨大的?jīng)濟(jì)損失。

2.2? 配電系統(tǒng)可靠性

配電系統(tǒng)可靠性是電氣設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。高層建筑的消防水泵、控制室、自動噴淋系統(tǒng)等設(shè)備都為一級負(fù)荷，專用變電所供應(yīng)的送、排風(fēng)機(jī)，以及相應(yīng)的消防水泵房、消防電梯也都為一級負(fù)荷。高層建筑中一級負(fù)荷電氣設(shè)備除了配備兩個電源外，還應(yīng)當(dāng)配備應(yīng)急電源，通過該方式確保一級負(fù)荷電氣設(shè)備在應(yīng)用過程中不會出現(xiàn)安全問題[2]。一級負(fù)荷設(shè)備在運行期間，應(yīng)急電源起到的主要作用是在遇到特殊情況時，實現(xiàn)低一級負(fù)荷電氣設(shè)備運行的電量供應(yīng)。從目前我國高層建筑的設(shè)計情況來看，EPS應(yīng)急電源和柴油發(fā)電機(jī)組是電機(jī)設(shè)計中最常用的兩種應(yīng)急電源。

2.3? 配電系統(tǒng)合理性

合理的配電系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)在運行過程中的電能消耗，供電方案是否合理很大程度取決于設(shè)計單位對具體用電量估測的是否準(zhǔn)確。由此可見，配電系統(tǒng)類型，對于高層建筑來說也十分重要。在進(jìn)行高層建筑配電設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)通過合理的方式，減少設(shè)配電級數(shù)，并且要確保配電線路自身的科學(xué)性。配電級數(shù)的數(shù)量，不僅會對上下級配合的復(fù)雜程度造成影響，而且還會導(dǎo)致元器件數(shù)量增多，這將會提高各項設(shè)備在實際運行過程中發(fā)生故障的機(jī)率，會致使配電線纜過大，造成材料的浪費。由此可見供電質(zhì)量與配電線路合理性有著密切聯(lián)系。配電間位置不合理也是導(dǎo)致配電路徑不科學(xué)的主要原因。

2.4? 配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性

為了提升變壓器在實際運行過程中的經(jīng)濟(jì)性目的，應(yīng)當(dāng)綜合考慮年耗量和投資情況。通過大量的實踐，確定經(jīng)濟(jì)合理的配電變壓器，在具體選型和設(shè)計期間，應(yīng)當(dāng)依據(jù)配電變壓器的投資回收時間，最終確定相應(yīng)的變壓器型號。

3? 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要點分析

3.1? 設(shè)計照明負(fù)荷的配電網(wǎng)絡(luò)

照明負(fù)荷配電網(wǎng)路由多個部分共同構(gòu)成，主要包括：配電屏、饋電線、分支線等。在具體設(shè)計過程中，先從配電屏中引出相應(yīng)的供電電源，然后對饋電線的干線進(jìn)行應(yīng)用，從而將電源引入到總照明配電箱中，從總照明配電箱中分出多個支路，每個支路與分配電箱進(jìn)行連接，再由每個分配箱分配多個分支線，最終與終端用戶相連接，完成對高層建筑中整個照明系統(tǒng)的供電，具體情況如圖1所示。

3.2? 設(shè)計低壓斷路器

低壓斷路器經(jīng)常被用在一般企業(yè)及民用建筑供電系統(tǒng)保護(hù)中，通過對其進(jìn)行合理應(yīng)用，一方面可以實現(xiàn)對主體建筑電氣設(shè)備的保護(hù)，另一方面也可以起到相應(yīng)的控制作用。同保險絲或傳統(tǒng)閘刀相比，低壓斷路器功能更加全面，因此在現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中的得到了廣泛應(yīng)用。依據(jù)電源種類的不同，可以將低壓斷路器分交流和直流兩種不同方式 ;而依據(jù)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，則可以分為封閉式和框架式。在部分空氣開關(guān)中設(shè)置了試驗保護(hù)機(jī)制，如果電網(wǎng)內(nèi)電壓突然降低，超出了設(shè)定值，通常在設(shè)定電壓的55%左右時，用戶連接將會斷開，避免出現(xiàn)電機(jī)燒毀等安全事故。當(dāng)用電電壓恢復(fù)正常后，空氣開關(guān)恢復(fù)試壓保護(hù)，此時各項設(shè)備的運行將會恢復(fù)正常。低壓斷路器是線路中的一項重要保護(hù)裝置，在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際情況，選擇合理的低壓斷路器，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的合理保護(hù)。針對插座線路保護(hù)來說，不僅具有一般性功能，而且還具有漏電保護(hù)功能，避免插座線路出現(xiàn)故障，引起安全事故。

3.3? 設(shè)計配電箱

配電箱需要滿足保護(hù)電氣、測量儀表、開關(guān)、其它輔助設(shè)備在實際組裝過程中的具體需求，最終構(gòu)成一套完整的低壓配電裝置。該裝置在具體應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)能夠滿足手動、自動控制需求，如果系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)故障，可以利用裝置切斷電路，該部分在具體設(shè)計過程中，需要滿足以下內(nèi)容 ：（1）高層建筑內(nèi)的不同區(qū)域插座在實際應(yīng)用過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨回路供電。（2）結(jié)合高層建筑的具體情況，完成空調(diào)回路設(shè)計。（3）各個插座回路都要設(shè)計相應(yīng)漏電保護(hù)開關(guān)，掛壁空調(diào)插座除外。此外，在回路分配過程中，還需要符合以下要求 ：（1）照明系統(tǒng)、臥室、衛(wèi)生間插座都可以單獨回路供電。（2）從空調(diào)回路的具體情況來看，應(yīng)當(dāng)將其分成單獨客廳柜式空調(diào)回路，另外兩個空調(diào)插座要作為一個回路。

3.4? 導(dǎo)線的選擇

設(shè)計電力線路是配電線路系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其擔(dān)負(fù)著輸電的重要職能，在進(jìn)行該項內(nèi)容設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的操作規(guī)范，以及系統(tǒng)安全的具體需求，選擇與實際情況相符的導(dǎo)線，在導(dǎo)線的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)注意導(dǎo)線的材質(zhì)、橫截面大小、以及長度等，并且要做好相應(yīng)布置工作，在節(jié)約導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，減少能源傳輸過程中的能量消耗量，從而滿足在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面的具體需求。同時，導(dǎo)線的選擇過程中，還要考慮經(jīng)濟(jì)性，在確保導(dǎo)線的性能可以滿足線路的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)濟(jì)性更好的導(dǎo)線。

4? 結(jié)束語

高層建筑定期設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，在具體設(shè)計過程中，設(shè)計人員必須要做好相應(yīng)的分析工作，對采用的設(shè)計方案要反復(fù)推敲，要確定負(fù)荷量容量計算是否準(zhǔn)確，供電電源的選擇是否合理等多方面考慮，確保最終設(shè)計的合理性，促進(jìn)高層建筑供配電行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱慧萍.高層建筑電氣設(shè)計中低壓供配電系統(tǒng)安全性分析探討[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（48）.

[2] 楊瑞杰.高層建筑電氣設(shè)計中低壓供配電系統(tǒng)可靠性研究[J].中國高新區(qū)，2017（16）.