高層建筑供配電系統設計研究簡介

陳劍

摘 要：越來越多的高層建筑流行于全國各地，高層建筑的供配電越來越復雜化，所以做好高層建筑的供配電設計對于高層建筑功能的發揮起著重要的作用。

關鍵詞：高層建筑 用電負荷 供配電系統 特點 設計

中圖分類號：TU238.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

隨著我國經濟水平的高速增長，越來越多的高層建筑在全國各地拔地而起，我國高層建筑的數量以及高度都在不斷的刷新著紀錄。隨著高層建筑的不斷興起，經濟水平不斷提高，用電量也大幅度的提高，高層建筑的供配電越來越復雜化，所以做好高層建筑的供配電設計是一個新的急需解決的課題。

1 用電負荷等級及分類

對高層建筑的負荷計算考慮一般按照兩種負荷來計算，一種是穩定型負荷的建筑物，用電負荷雖然有一定的增長但是相對來說比較穩定；另外一種是發展型負荷的建筑物，此類建筑物既要考慮到目前的用電負荷水平，又要考慮到未來的發展需要。一級負荷：供電中斷將造成重大的政治、軍事、經濟影響的或造成嚴重人身傷亡事故，中斷供電將造成嚴重的公共場所秩序混亂。二級負荷：供電中斷將造成比較大的政治、軍事、經濟影響，中斷供電將造成公共場所秩序混亂。一級與二級以外的負荷一般稱為三級負荷。高層建筑物的消防控制室、消防水泵、消防電梯、火災報警系統、滅火系統、火災事故照明以及疏散指示標志等設施的消防用電必須按照一級負荷要求供配電。按照有關規定，一級負荷設施應由兩個和兩個以上獨立電源供電，二級負荷應由兩回路或經專用回路供電。如有偶發性停電故障，則對一級負荷中的特別重要負荷應設置應急起動的柴油發電機組供電。其中對特別重要負荷設施根據需要配備不間斷停電裝置（UPS），此外在地震等特殊情況下，高層建筑內UPS裝置都不能保障供電時，為了保證樓內人員安全撤離，需要設置獨立的可充電干電池應急燈組。為了提高負荷供配電的可靠性，還可根據需要自行設置柴油發電機組等其他備用電源。

2 供配電系統的特點

由于高層建筑功能的多樣性，結構的復雜性，用電需求的多元化，這些因素決定了高層建筑供配電系統的首要特性—可靠性。國內的高層建筑許多都采用了兩路獨立的電源進行供電互為備用以確保高層建筑的可靠供電。高層建筑因其用電量大，需采用高壓供電，10 kV電壓進線，設置備用柴油發電機，如設置兩路獨立電源有困難時，可采用一路專用線供電。高層建筑供配電的另一個特點是高壓深入負荷中心，這是為了節省工程造價，節約了大量的電纜盒電線，因此變壓器一般設置在建筑物內部，采用電纜放射式供電系統的習慣做法，依據負荷的不同分配，變壓器課設置在建筑物的頂層或底層，在我國一般設置在底層或者地下室部位，這樣設置有利于運輸、施工安裝以及保養維護又不至于影響建筑物的外觀。由于高層建筑供配電的復雜性，對供配電系統的另一個重要要求是電器設備能防火，確保安全，因此一般采用具有防潮、防火、低噪的干式變壓器和環氧樹脂澆注式變壓器，斷路器也多采用真空斷路器或氣體絕緣斷路器。

3 高層建筑供配電系統設計

3.1 高壓供電系統

高層建筑的用電負荷比較大，需采用高壓供電，在我國供電電壓一般為10 kV，單母線制由于其結構簡單，成本小經濟效果好，高壓供電系統一般采用單母線制，具體結線有以下幾種：單母線分段，兩路10 kV進線同時供電互為備用，當母線出現故障或檢修時可以保障部分用戶供電，但是母線引出線斷路器故障和檢修時，引出線用戶也必須停電，高壓母線向各配電變壓器以放射式供電，由于母線分段，供電可靠性得以提升；單母線不分段，兩路10 kV進線，一個正常使用另一個備用，當工作電源故障或檢修時，備用電源可以自動投入也可以保證兩路負荷用電；當只有一路高壓供電時，課采用附近的低壓供電或采用備用柴油發電機

供電。電力系統不可能永續正常運行而不發生故障，為了保證重要的用電負荷在電力系統故障或檢修而不能供電時，高層建筑的供電系統應設計雙回路供電來滿足用電需求，此外還須配置柴油發電機組來確保用電可靠性。

3.2 低壓配電系統

低壓配電系統也是高層建筑供配電系統設計的重要組成部分，低壓配電系統的連接組成方式，可以采用放射式、樹干式或混合式。在我國樓層配電主要是以混合式為主，而且均采用插接式絕緣母線槽沿豎井垂直鋪設，水平干線則采用全塑電纜與豎井母線連接的方式，混合式配電系統中，每根干線對應一個供電配電所以其可靠性相對較高。一般電力負荷與照明負荷須分開配電，又由于正常運行與事故狀態的不同要求，電力和照明又分成正常和事故系統，最終配電系統一般由正常電力，正常照明，事故電力和事故照明四部分組成，這樣既保證了經濟性有保證了安全性。

3.3 變壓器

變壓器是供配電系統的重要組成部分，現代社會高層建筑的規模越來越大，高層建筑供配電系統中高壓深入負荷中心勢在必行，從技術及經濟角度來考慮，為了施工安裝維護管理的便利性，在我國，選擇了將變壓器放置在高層建筑的底層或地下室。另外從安全角度出發，一般采用具有防潮、防火、低噪的干式變壓器和環氧樹脂澆注式變壓器。配電變壓器應根據高層建筑的功能及使用特性綜合考慮，按照略高于配電變壓器最佳負荷率來進行變壓器容量選擇，一般認為變壓器負荷率在70%左右較為節能經濟合理。在配電變壓器型號選擇過程中，應優選空載損耗、負載損耗等均較小的節能性變壓器。

3.4高層建筑供配電系統節能設計

高層建筑以其高耗電特性，高層建筑的供配電系統必須考慮節能降耗要求，這就要求必須詳細統計計算高層建筑內部的用電負荷情況，照明供電系統的優化與節能燈具的設計布置，各種機械及電器設備的優化設計，消防安全設施等的技能規劃設計，還包括各種新能源的綜合利用優化設計，例如太陽能發電、風力發電和熱電冷三聯供系統等再生能源系統的優化節能設計。

4 結語

高層建筑供配電系統設計應綜合全面考慮設計，不僅要考慮其可靠性、經濟性，還要考慮安全性。高層建筑供配電系統還有許多特性，其設計還值得許多探討研究，在設計過程中必須采取有效的對策，這對高層建筑發揮其高服務性能起著巨大的推動作用。

參考文獻

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