高層民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與探討

劉金堂

(邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北邯鄲 056000)

高層民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與探討

劉金堂

(邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北邯鄲 056000)

配電設(shè)計(jì)作為民用建筑電氣設(shè)計(jì)的主要部分,設(shè)計(jì)的合理性直接影響到民用建筑電氣設(shè)備的投資、運(yùn)行及管理,因此供配電設(shè)計(jì)除了要保障人身安全、供電可靠、技術(shù)先進(jìn)外,還要檢驗(yàn)設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中是否經(jīng)濟(jì)、合理。

高層民用建筑 供配電系統(tǒng) 負(fù)荷 配電室 防雷 接地

在我國按有關(guān)規(guī)定，建筑總高度超過24m的非單層民用建筑和10層及10層以上的住宅建筑稱為高層建筑。一個(gè)好的高層建筑，必須有一個(gè)完善的、安全的、可靠的供電系統(tǒng)作保證?，F(xiàn)對(duì)高層建筑供、配電系統(tǒng)的合理構(gòu)架、設(shè)計(jì)方案、配變電所位置選擇、負(fù)荷計(jì)算及配電布線系統(tǒng)做較深入的分析與探討。

1 高層建筑的負(fù)分級(jí)

電力負(fù)荷根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷。

一級(jí)負(fù)荷：消防用電設(shè)備，應(yīng)急照明，消防電梯。

二級(jí)負(fù)荷：客用電梯，供水系統(tǒng)，公用照明。

三級(jí)負(fù)荷：居民用電等其它。

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷容量較大或有高壓用電設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用兩路高壓電源。一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為了保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電可靠性，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)應(yīng)做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時(shí)不致中斷供電(或中斷后能迅速恢復(fù))。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回路6kV及以上專用架空線供電。

三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無特殊要求。

2 高層民用建筑配電室的選擇及變壓器容量的選擇

供電電源在滿足電力負(fù)荷的要求下，變配電室的安全以及供配電系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。高層民用建筑存在大量的一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷， 變壓器臺(tái)數(shù)往往為兩臺(tái)及以上， 同時(shí)還設(shè)有一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)要求為： 一類高層建筑保護(hù)對(duì)象分級(jí)為一級(jí)建筑物的發(fā)電機(jī)組，應(yīng)設(shè)有自動(dòng)啟動(dòng)裝置，當(dāng)市電中斷時(shí)，機(jī)組應(yīng)立即啟動(dòng)，并應(yīng)在30s內(nèi)供電，。同時(shí)為了不降低消防用電的可靠性，一旦發(fā)生火災(zāi)，要求能自動(dòng)切除非消防用電負(fù)荷。

(1)配電設(shè)備的布置應(yīng)便于安裝和維護(hù)。高層民用建筑的地下層通常有兩層，宜將總配電室(變電所)設(shè)在地下一層。柴油發(fā)電機(jī)宜用風(fēng)冷式機(jī)組，且機(jī)房最好設(shè)置在地下一層；一是便于通風(fēng)冷卻；二是可與變配電室中的設(shè)備共用運(yùn)輸通道。為防火的需要，應(yīng)采用干式變壓器與高壓真空開關(guān).各樓層配電室宜設(shè)在電氣豎井內(nèi)，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內(nèi)的不同側(cè)面。(2)負(fù)荷的計(jì)算、變壓器容量和臺(tái)數(shù)據(jù)的選配。目前我們通常根據(jù)負(fù)荷的不同分類，負(fù)荷計(jì)算一般采用需要系數(shù)法算出建筑物的計(jì)算負(fù)荷，據(jù)此選擇變壓器的容量及臺(tái)數(shù)。

變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)盡可能選擇雙數(shù)，便于兩兩低壓聯(lián)絡(luò)，并且相互聯(lián)絡(luò)的兩臺(tái)變壓器容量也不宜相差太多。民用建筑中單臺(tái)變壓器容量最好在630KVA～1250KVA之間，不宜超過1250KVA，但當(dāng)用電設(shè)備容量較大、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理、運(yùn)行安全可靠時(shí)，可采用2000KVA～2500KVA的變壓器。應(yīng)該注意的是因照明設(shè)備允許壓降為10%，故大容量用電設(shè)備應(yīng)與照明設(shè)備分別選用不同的變壓器。

配電裝置的布置，要考慮設(shè)備的操作、搬運(yùn)、檢修和試驗(yàn)的方便。成排布置的配電屏，其長(zhǎng)度超過6m時(shí)，屏后面的通道應(yīng)有兩個(gè)通向本室或其他房間的出口，并宜布置在通道的兩端。當(dāng)兩出口之間的距離超過15m時(shí)，其間還應(yīng)增加出口。

3 高層民用建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是建筑電氣設(shè)計(jì)的重要組成部分，合理與否會(huì)影響整個(gè)建筑使用功能及安全。

(1)供配電系統(tǒng)力求簡(jiǎn)單可靠，操作安全，運(yùn)行靈活，檢修方便。正常工作電源與柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急電源應(yīng)自成系統(tǒng)、獨(dú)立配電，事故時(shí)應(yīng)能自動(dòng)切換。消防用電等一類負(fù)荷在火災(zāi)情況下，由應(yīng)急電源保證連續(xù)供電，二類負(fù)荷應(yīng)保證兩回路切換供電.低壓配電級(jí)數(shù)不宜過多。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級(jí)數(shù)一般不多于四級(jí)，重要負(fù)荷不超過一級(jí)?？偱潆婇L(zhǎng)度一般不宜超過200m，每路干線的負(fù)荷計(jì)算電流一般不宜大于200A。(2)電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。(3)供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)合理。民用建筑中的低壓配電網(wǎng)絡(luò)多采用混合式配電系統(tǒng)。其中地下室與裙樓部分采用放射式配電，主體部分采用樹干式配電。根據(jù)負(fù)荷大小和樓層層數(shù)的多少，決定選用分區(qū)樹干式還是母線樹干式配電系統(tǒng)。樹干式的配電形式一般為電纜或插接式絕緣母線槽沿垂直的電氣豎井內(nèi)敷設(shè)。

4 高層建筑的保護(hù)接地系統(tǒng)、等電位聯(lián)結(jié)、防雷接地

(1)高層建筑若是城市公用變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地形式應(yīng)采用TT接地系統(tǒng)，且設(shè)專用保護(hù)線。若是住宅小區(qū)或單位內(nèi)變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地形式應(yīng)采用TN-S形式。(2)等電位聯(lián)結(jié)是使電氣裝置各外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分電位基本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用，在于降低接觸電壓，以保障人員安全。按GB50054-2011＜＜低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，采用接地故障保護(hù)時(shí)，在建筑物內(nèi)應(yīng)作總等電位聯(lián)結(jié)。而當(dāng)電氣裝置或其某一部分的接地故障保護(hù)不能滿足規(guī)定要求時(shí)，尚應(yīng)在局部范圍內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié)。因此高層建筑住宅中的浴室、衛(wèi)生間、廚房等應(yīng)做局部等電位聯(lián)結(jié)。(3)防雷與接地。高層建筑采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接，關(guān)鍵是做好金屬管線的接地?，F(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)。這對(duì)均衡電位、提高安全都有好處。

5 結(jié)語

高層建筑供配電系統(tǒng)的安全性是電氣設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，電氣設(shè)備應(yīng)盡量采用技術(shù)性先進(jìn)， 可靠性高的產(chǎn)品，以確保供電品質(zhì)和供電安全。作為一個(gè)建筑電氣設(shè)計(jì)人員，必須認(rèn)真理解規(guī)范，科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，為高層建筑的建筑電氣提供安全可靠的保障。

[1]雍靜主編.《供配電系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社,2003.6.

[2]朱林根主編.《現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)與施工手冊(cè)》中國建筑工業(yè)出版社.

[3]《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500524-2011.

[4]《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2009.