建筑高層配電設計的主要內容探討

【摘 要】高層建筑由于受到結構以及功能等多方面因素的影響，對于配電設計的安全性以及可靠性要求越來越高。如果在配電設計中出現質量問題，不僅會給施工帶來許多不必要的麻煩，而且還會影響建筑功能的正常使用，所以如何科學、合理的進行配電設計是現代化建筑工程所面臨的首要問題。因此本文對建筑高層配電設計的主要內容進行探討。

【關鍵詞】建筑高層；配電設計

1 高層建筑配電系統設計

高層建筑由于具有樓層較多，建筑面積大、人員密度高、功能復雜等特點，導致其供電容量以及供電的可靠性要遠高于普通建筑，因此需要多高層建筑的配電系統進行認真分析和研究。本文主要從以下幾個方面分析高層建筑配電系統的設計：

1.1 負荷等級劃分

確定配電系統的負荷等級時建筑內的所有消防系統、應急照明、疏散指示、機械停車、廚房冷庫、廣播電視用電、安保系統以及排污系統都是用一級負荷供電，即使用雙重電源供電，其中某一部分出現故障時，還可以保證設備正常運行；普通動力系統、照明系統以及一般電梯采用二級負荷供電；其余則使用三級負荷供電。

1.2 電源的選擇

高層建筑的電源選擇需要嚴格按照《供配電系統設計規范》GB500522009中的有關規定執行，應急電源與正常電源之間，應該采取防止并列運行的措施。如果建筑功能具有其他特殊要求，例如應急電源向正常電源轉換需要短暫并列運行時，則應該有必要的安全防范措施。如果需要兩回路電源線路同時進供電時，需要使用同級電壓，而且同級電壓的配電技術需要滿足高壓不超過兩級、低壓不超過三級的要求。通常情況下，高層建筑的高壓配電系統采用放射式，但是如果變壓器容量以及地理環境等有特殊要求時，也可以采用樹干式或者環形式。配電所以及變電所的位置應該盡量靠近負荷中心。

1.3 高低壓配電系統

高層建筑供配電系統主要采用雙路10 kV的方式，兩路電源線以單母線分段法進行連接，彼此互為備用。根據《供配電系統設計規范》GB500522009中的有關規定，使用同源供電。如果其中一路電源出現故障無法正常使用時，另一路電源可以繼續保持正常工作狀態最大程度的減小線路故障造成的影響，提高建筑供配電系統的安全性以及可靠性。低壓主接線同樣采用雙路10 kV單母線分段法進行連接，彼此互為備用，在兩路低壓線路中還設有母線聯絡開關。對于一級負荷中不允許中斷供電的負荷，除了需要專用的低壓母線外還需要配備柴油發電機組作為備用電源，值得注意的是備用電源的負荷嚴禁接入應急供電系統當中。高層建筑中的所有消防用電設備、應急照明以及具有特殊要求的設備的接線方式是從配電所低壓系統引出的兩段母線，其中一路電源由正常母線配出，另一路電源則由應急母線配出，即一級負荷與二級負荷均為雙路供電末端自投。

1.4 變電所的設計

高層建筑的建筑面積大、功能復雜、用電設備多，所以需要較高的供電容量，這樣一來，對變電所的規模也有了更高的要求。高層建筑的變電所位于地下層，由于高層建筑的塔樓部分具有很大結構梁，巨大的梁柱無法給大型供配電設備的布置提供充足的空間，所以地下一層以及靠近塔樓的裙房則成為了變電所的首選方位。

根據《全國民用建筑工程設計技術措施-電氣》中的有關規定，低壓線路的半徑應該嚴格控制在200m以內，但是如果建筑用電設備較多，供電容量超過500kW時，則需要通過增加變電所的方式來滿足高層建筑正常的用電需求。如果建筑高度在200m以上時，低壓線路的半徑通常會超過250m，這樣一來由于高度產生的電壓降，會降低供配電系統的供電質量，并且增加了輸電線路中的電能損耗，會直接影響到電梯等其他設備的正常運行。因此當建筑的高度超過200m時，出于安全性的考慮，需要在建筑塔樓上方增設分變配電所，通過分變配電所確保高層建筑的塔樓以及上層建筑提供日常用電供應。

1.5 柴油發電機房的布置

根據《高層民用建筑設計防火規范》GB50045952005中的有關規定，高層建筑的柴油發電機組盡量設置在地下一層或者二層，避免布置在底下三層或者更深的區域。同時為了有效解決柴油發電機組的進排風、排煙、機組的冷卻、噪音消除以及供油系統等問題，還就必須采取相應的措施，在柴油發電機組上方設置一些進風井和排煙井，增設進風機、排風機幫助通風等。另外，為了滿足環境保護的要求，柴油發電機組排出的廢氣要通過排煙管經過消聲器沿著排煙豎井排出，在排煙口處還要安裝二次燃燒過濾網，將柴油發電機組所排廢氣在高溫條件下進行二次燃燒，進而降低了柴油發電機外排氣體對環境的污染。

2 電氣保護設計

由于高層建筑的結構跨度大，功能復雜，使其供配電分支點較多，從而增加了建筑配電系統的火災隱患，所以需要進行必要的電氣保護設計。通過電氣配電系統的保護防止電流經由人體任何部位，通過限制可能流經人體的電流，使之小于電擊電流。在發生故障的情況下，如果觸及外露可導電的部分，就會引起流經人體的電流強度超過電擊電流，造成嚴重的后果，這樣一來就需要在相應的時間內自動斷開電源，進行安全保護；如果發生短路或者超負載，過熱以及電弧引起可燃物燃燒甚至使人遭受灼傷時，也需要在相應的時間內自動斷開電源。電力系統的保護方式一般有接地保護、建筑物總的電位防雷接地、中性線不接地系統、局部等電位接地以及漏電保護。在高層建筑的一般場所的移動設設備應該采用漏電斷路器進行保護。

一般情況下高壓系統為中性點不接地系統，而低壓配電系統采用的接地形式為TN-S系統，由于TN-S系統的中性線路與保護線是分開的，其優點在于正常時即使中性線上有不平衡電流，專用保護線上也不會有電流，特別適用于一些重要的大型商業化建筑以及多層單元式住宅。局部則采用IT系統以及IT系統中有一點直接接地，電氣設備的外露可接近導體通過保護接地線接至與電力系統地點無關的接地極。通常情況下裝置內的外露可接近導電部分為地電位。另外在高層建筑中一般的用電系統供電回路裝有剩余電流保護器。除此以外還要進行必要的防雷措施，按國內有關的電氣設計規范對于高層建筑的主要防雷措施進行細致分析以及對戶外架空線路進行必要的防雷措施，并且建筑設計單位也要格外重視采取防雷改進措施的必要性，也只有建筑單位正確的實施了防雷技術，才能有效地確保防雷工作地可靠性。

3 結束語

綜上所述，在高層建筑當中供配電系統的設計起著決定性的作用，一旦在配電設計中出現疏忽，將會直接影響到整個建筑正常使用，所以必須足夠重視建筑電氣配電系統的設計工作。本文主要對高層建筑配電設計中的負荷等級、電源選擇、高低壓配電系統、變電所的設計、柴油發電機房的布置以及電氣保護設計等主要內容進行重點分析，為高層建筑配電設計提供可靠的理論依據。此外，要保證高層建筑配電系統質量的安全性和可靠性還需要相關專業的電氣設計人員更加努力的學習，借鑒一些先進的設計經驗提升自己的專業水平從而將建筑電氣配電系統的設計做得更加科學、完善，這樣才能使建筑配電設計不斷優化，更好地順應時代的發展。

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