高層公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與施工管理要點(diǎn)分析

鄧志樂

甘肅省建設(shè)設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000

0 引言

高層公共建筑的高層風(fēng)力較平地更大，同時(shí)還需要面對溫度下降問題，使用傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)很可能會引起用電故障。供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工人員需要及時(shí)調(diào)整電力供應(yīng)方式，并調(diào)整供配電設(shè)計(jì)和施工方案，以降低高層公共建筑供配電系統(tǒng)施工和應(yīng)用過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升供配電系統(tǒng)整體效益。

1 高層公共建筑的特征

1.1 結(jié)構(gòu)跨度大

城市建筑的高度和深度較以往都有了明顯的增加，特別是在空間上，高層公共建筑的縱深拓展有了明顯的改進(jìn)，其空間跨度更大，更具備立體性。這對供配電系統(tǒng)管線布局提出了更高的要求，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)建筑特點(diǎn)調(diào)整各類管線的布置和連接方式，保障供電穩(wěn)定性[1]。

1.2 功能多樣化

與傳統(tǒng)建筑相比，高層公共建筑的功能更加多樣，其縱深發(fā)展為高層住戶提供了更加多樣化的使用空間，除了使用地上的裙房和配套設(shè)施，群眾還可以使用地下停車場等。高層公共建筑的功能布局更加合理，能夠滿足居民的各項(xiàng)生活需求。上述功能的實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性之間密切相關(guān)，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合居民生活用電需求和各類功能用電需求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，為相應(yīng)設(shè)施和配套設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行提供電力保障。

1.3 用電設(shè)備多元化

為了更好地保障用戶生活，高層公共建筑內(nèi)部配備了更加多元化的電力設(shè)備，特別是安防監(jiān)控系統(tǒng)和暖通系統(tǒng)等，為用戶生活提供了便利，也為用戶安全提供了保障。上述系統(tǒng)的運(yùn)行需要供配電系統(tǒng)為其提供電源，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的用電設(shè)備配電方案。

2 高層公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 保障電源穩(wěn)定性

高層公共建筑中居住的人口更多，其用電時(shí)間和用電需求等也更加集中，這對供配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了更高要求。一般來說，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會設(shè)計(jì)雙電源共同配電方案，以滿足一類和二類負(fù)荷的用電需求，必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備柴油發(fā)電機(jī)組來保證應(yīng)急供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事件時(shí)，為提高樓內(nèi)人員疏散有序性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在應(yīng)急疏散通道等位置裝設(shè)疏散標(biāo)志燈和應(yīng)急照明燈等，并調(diào)整高低壓開關(guān)柜和設(shè)備元器件等的型號，以此保證整體供電穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對高層公共建筑供配電系統(tǒng)的正常工作電源和應(yīng)急電源進(jìn)行雙向優(yōu)化，使其可以滿足獨(dú)立配電要求。在此基礎(chǔ)上，一方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)區(qū)分電力供電和照明供電，并為其設(shè)計(jì)相應(yīng)的電源配電系統(tǒng)，保證在出現(xiàn)故障后，應(yīng)急電源系統(tǒng)可穩(wěn)定供電[2]。另一方面，供配電設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對消防用電的重視，保證在出現(xiàn)火災(zāi)的第一時(shí)間，應(yīng)急電源系統(tǒng)可以支持消防用電等一類負(fù)荷恢復(fù)正常運(yùn)行。在對二類負(fù)荷展開優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)調(diào)整兩個回路間的供電切換方式，并適當(dāng)控制低壓配電級數(shù)，避免重要負(fù)荷超過二級。

2.2 合理設(shè)計(jì)供配電網(wǎng)絡(luò)

設(shè)計(jì)高層公共建筑低壓配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般會應(yīng)用混合式配電系統(tǒng)，在裙樓和地下室等區(qū)域應(yīng)用放射式配電模式，在建筑主體區(qū)域應(yīng)用樹干式與放射式結(jié)合的配電模式。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中主要使用封閉母線、絕緣線穿刺線夾和預(yù)分支電纜三種裝置來保障樹干式配電模式的穩(wěn)定運(yùn)行，并根據(jù)高層公共建筑的樓層數(shù)和用電負(fù)荷來調(diào)整干線配電，可有效提升供電穩(wěn)定性。

2.3 注意通風(fēng)和防火

設(shè)計(jì)高層公共建筑供配電系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)靈活調(diào)整變配電室和配電箱的布置區(qū)域，如在豎井內(nèi)部或周邊區(qū)域安裝配電箱、在地下室等主要負(fù)荷區(qū)域設(shè)置變配電室、選擇風(fēng)冷式機(jī)組作為備用發(fā)電機(jī)的主要組成設(shè)備等，可有效改善變配電室的通風(fēng)和冷卻效果。為提升供配電系統(tǒng)的防火性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)安排施工人員使用真空斷路器、環(huán)氧樹脂澆鑄的干式變壓器來組成供配電系統(tǒng)，避免使用油浸等方式增加變壓器火災(zāi)隱患。

2.4 明確供電電壓

為了保障供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)對供電電壓的重視，根據(jù)電力負(fù)荷、供電線路的長度和回路數(shù)等來確定供電電壓的變化范圍，并據(jù)此設(shè)計(jì)綜合供配電系統(tǒng)。部分高層公共建筑的功能比較單一，一級負(fù)荷較小，在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要調(diào)整兩路電源和應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的組合供電方式，也可以設(shè)置獨(dú)立的10 kV高壓電源，并將電源引到建筑的變配電室中[3]。在設(shè)計(jì)低壓配電時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以使用柴油發(fā)電機(jī)來配合380/220 V供電模式，保證供配電系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，電力設(shè)備用電正常。對于有特殊用電負(fù)荷要求的高層公共建筑，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)做好柴油發(fā)電機(jī)組存放和使用方式的設(shè)計(jì)，以保障供電穩(wěn)定。

2.5 設(shè)計(jì)負(fù)荷等級

高層公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)重視建筑的供電負(fù)荷，根據(jù)用電負(fù)荷等級進(jìn)行下一級的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)限制分級的目標(biāo)，以保障高層公共建筑供配電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)減少供配電系統(tǒng)的電力支出，節(jié)約電力成本。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)對建筑物級別和用電負(fù)荷性質(zhì)的重視，并據(jù)此來確定建筑的一級負(fù)荷用電和二級負(fù)荷用電。當(dāng)前，高層公共建筑負(fù)荷等級設(shè)計(jì)主要應(yīng)當(dāng)滿足以下三方面要求：（1）在一類高層公共建筑消防用電中，需要保障供電穩(wěn)定性；（2）在二類高層公共建筑消防設(shè)施和設(shè)備中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)二級負(fù)荷設(shè)計(jì)供配電方案；（3）在超高層供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)一級負(fù)荷的具體要求開展供電負(fù)荷設(shè)計(jì)。

2.6 高低壓供電設(shè)計(jì)要求

（1）設(shè)計(jì)高壓供電時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般通過單母線分段的方式保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。兩段母線互為備用，在出現(xiàn)問題時(shí)，任一臺變壓器可帶所有一、二級負(fù)荷。轉(zhuǎn)換高壓配電室和變壓器時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般使用放射式的方式調(diào)整其電纜配電，并在變壓器高壓端設(shè)計(jì)獨(dú)立開關(guān)，保證開展檢修工作時(shí)，電路中斷不會對主電源造成影響，也可保證檢修人員安全。（2）設(shè)計(jì)低壓用電時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般以保障建筑正常用電為目標(biāo)，根據(jù)不同負(fù)荷級別設(shè)備用電要求調(diào)整設(shè)計(jì)方案，以保障各類設(shè)備在正常供電和故障情況下都可以正常運(yùn)行。（3）設(shè)計(jì)動力系統(tǒng)和照明用電系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮國家電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，對動力用電和照明用電分別安裝電表，以分開計(jì)價(jià)；設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)開關(guān)管理，在各級開關(guān)處添加斷路器，避免設(shè)備越級跳閘。（4）高層公共建筑一般都配備了電梯，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)電梯特性為其設(shè)置專用電纜，并為其配備雙電源切換開關(guān)，確保在出現(xiàn)故障之后，兩路電源可以自動切換，保障電梯正常運(yùn)行，為后期電梯故障維修提供必要保障。（5）供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對國家標(biāo)準(zhǔn)的重視。在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格按照一級負(fù)荷用電和二級負(fù)荷用電的相關(guān)要求展開差異化設(shè)計(jì)，確保在某一條供電線路出現(xiàn)問題時(shí)，其余各路供配電系統(tǒng)可以正常使用，以減輕設(shè)備和線路損耗。此外，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)合理控制配電級數(shù)，將其控制在三級以內(nèi)，降低出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的概率。

2.7 重視供電線路安全設(shè)計(jì)

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮高層公共建筑的特性，結(jié)合其環(huán)境特征確定線路敷設(shè)方式，保障供電線路使用效果。在高層公共建筑外部，應(yīng)當(dāng)充分考慮周邊熱源、灰塵及腐蝕等對供配電線路排線系統(tǒng)造成的影響，科學(xué)設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)施工方案，降低線路敷設(shè)過程中建筑伸縮、沉降等外力因素對線路的損害。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對消防用電線路設(shè)計(jì)的重視，選擇專用供電回路來保障高層公共建筑消防電梯、消防控制室及防排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備的供電穩(wěn)定性，在最末級配電箱位置安裝自動切換裝置，將外力對供電線路穩(wěn)定性造成的影響降到最低。

3 高層公共建筑供配電系統(tǒng)施工管理要點(diǎn)

3.1 電纜敷設(shè)及隱蔽工程驗(yàn)收要點(diǎn)

（1）重視線路敷設(shè)和接線方式。在高層公共建筑供配電系統(tǒng)電纜敷設(shè)工作中，施工人員應(yīng)當(dāng)重視線路敷設(shè)和接線方式，根據(jù)電纜下料確定配管方案，盡可能應(yīng)用PVC管提升供電線路的抗腐蝕能力。（2）重視防水工作。施工管理人員應(yīng)重視電纜敷設(shè)階段的防水處理，根據(jù)敷設(shè)施工監(jiān)管規(guī)定驗(yàn)收其防水效果。同時(shí)，引導(dǎo)施工人員根據(jù)線纜的使用方向做好相間線的處理工作，降低后期出現(xiàn)保護(hù)性錯接問題的概率。在接線施工時(shí)，施工管理人員必須引導(dǎo)施工人員調(diào)整包扎和切割工藝，并及時(shí)清理線纜上的雜物和毛刺，以保證電纜電阻的預(yù)期應(yīng)用效果。（3）做好電纜整體和分段檢查工作。根據(jù)電纜的使用要求檢查其合格證，避免電纜的規(guī)格、型號、長度等偏離設(shè)計(jì)預(yù)期。管理人員也應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)電纜的規(guī)范使用，避免施工人員在施工過程中出現(xiàn)代用電纜問題[4]。（4）檢查電纜的外觀和電纜分割后的端頭等，避免砸傷等機(jī)械性損傷影響電纜的運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，施工管理人員還應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織施工人員做好電纜端頭密封工作，降低電纜頭氧化問題出現(xiàn)的概率。（5）落實(shí)定期巡檢制度。根據(jù)電纜的使用要求和電纜鋪設(shè)檢查要求，定期開展檢查工作，確保電纜的安裝位置和原材料等符合配電系統(tǒng)施工規(guī)定[5]。

3.2 重視電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)施工

在供配電系統(tǒng)施工中，施工管理人員應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)人員充分溝通，讓相關(guān)設(shè)計(jì)能夠引導(dǎo)施工技術(shù)人員重新認(rèn)識電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，并根據(jù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控特點(diǎn)將其與火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分。火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)主要用于火災(zāi)發(fā)生后，系統(tǒng)通過聲音和光線發(fā)出警報(bào)；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以在火災(zāi)還未發(fā)生時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，并通過報(bào)警等方式引導(dǎo)相關(guān)管理人員進(jìn)行處理，消除各類火災(zāi)隱患。施工管理人員在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝過程中應(yīng)當(dāng)科學(xué)選擇設(shè)備型號和設(shè)置系統(tǒng)報(bào)警值等，避免設(shè)備受到電池的影響而出現(xiàn)誤報(bào)警等問題，提高系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

3.3 優(yōu)化智能照明系統(tǒng)

在高層公共建筑發(fā)展過程中，智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，智能照明系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制燈具的開關(guān)和亮度，并根據(jù)不同的場景需要進(jìn)行預(yù)設(shè)置，在后期有需要時(shí)，只需要輸入相應(yīng)的場景即可完成照明系統(tǒng)切換工作。智能照明系統(tǒng)還可以和樓宇智能控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，為監(jiān)控系統(tǒng)等的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供照明支持。施工管理人員應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識智能照明系統(tǒng)的實(shí)用性，在此基礎(chǔ)上調(diào)整智能照明系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)容錯措施等，制訂各類電路的設(shè)計(jì)和保護(hù)措施，提升系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.4 做好防雷接地系統(tǒng)施工

與傳統(tǒng)建筑相比，高層公共建筑投入使用后遇到雷擊等問題的概率較高，因此供配電系統(tǒng)施工團(tuán)隊(duì)必須做好防雷接地施工。（1）施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工圖紙要求，快速確定避雷帶的焊接位置，做好防銹和防潮處理工作，保障避雷帶焊接穩(wěn)定性，降低凹凸等問題的出現(xiàn)概率。（2）施工人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對防雷接地處理效果的重視，避免在接地排和接地線中間出現(xiàn)阻礙。（3）施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理確定接地極位置和環(huán)境，并及時(shí)就二者特點(diǎn)做好防腐處理，保障焊接穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

隨著高層公共建筑數(shù)量越來越多，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工人員需要根據(jù)高層公共建筑的特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方案，將高層公共建筑中的照明系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)等安裝到位，并做好各類線路敷設(shè)工作，提升線路走向的規(guī)范性，減輕線路敷設(shè)不合理、供電電源不穩(wěn)定等對高層公共建筑正常運(yùn)行造成的影響。根據(jù)高層公共建筑的功能發(fā)展方向，及時(shí)調(diào)整各類供電設(shè)備和供配電系統(tǒng)等，為人們提供更加舒適的工作和生活環(huán)境。