對高層建筑電氣工程供配電系統設計分析

[摘 要]在現代高層建筑規模不斷擴大的趨勢下，人們對于高層建筑供電設計的要求也越來越高。高層建筑的構造比較復雜，特別是大量的電力設施對供配電系統的設計提出了更高的要求。本文主要探討了高層建筑電氣工程供配電系統的設計。

[關鍵詞]高層建筑；電氣工程；供配電系統；設計

隨著社會經濟的不斷發展，各種現代化電器層出不窮，對用電量需求越來越大，對供電系統造成很大的壓力。如果配電系統出現安全問題，將會造成難以估計的損失。因此，安全、可靠、合理、節能性是配電系統最重要的因素。其中，高層建筑的供配電系統的設計是一項比較專業和復雜的工程。由于高層建筑電氣供配電系統的設計涉及到很多專業的知識，這樣就必須運用多種專業知識與電力系統實際情況相結合進行設計，從而達到優化設計的目的。

一、概述

高層建筑電氣進行設計，首先需要考慮的就是電力負荷，如果不對其進行科學而又客觀的計算和估計，那么其精確程度將嚴重影響到超高層建筑中設備的使用安全。而在進行電力負荷計算的時候，需要采用負荷密度法或是需要系數法對其進行計算，這樣得到的數據更加真實，從而為超高層的電氣設計奠定良好的基礎。此外，在電氣設計時，為了保障建筑供電的可靠性以及安全性，必須提供兩個或是兩個以上的供電電源，這樣才能保證供電的需求。供電電源需要當地的供電部門提供一些必要的支持，這樣才能保證供電能力。

二、高層建筑電氣工程供配電系統設計遵循的原則

1.供電線路的安全性。根據建筑物的性質、要求、用電設備的分布和環境特征等因素對供電線路進行布線控制。在安全、節約的原則下，城區的高層建筑群或者是郊區樓盤的別墅以及低層建筑群的低壓配電方式在建筑電氣低壓供配電設計中絕大部分都是采用分區樹干式配電方式，另外，城市路邊的路燈供配電中，每個燈桿內部從燈芯到燈桿腳的連接方式與干線接駁的接線也是樹干式配電接線方式。干線首端安裝的短路保護電器保護分支線長度多少，即如何確定安全長度為多少，在設計實踐中，是設計人員需要探討研究的問題。

2.建筑供配電系統的可靠性。電氣設計最重要的是供配電系統的安全性、可靠性。高層建筑中的消防控制室、消防水泵、消防電梯、火災自動報警、自動滅火系統、應急照明等消防設備為一級負荷，柴油發電機房送風機，專用變電所所用的送、排風機及消防水泵房、消防電梯所用的污水泵等設備應與消防設備一樣為一級負荷。電氣負荷中一級負荷最為重要。在對一級負荷的電器設備配備兩個電源外，還需安裝應急電源。應急電源的作用是保證特殊情況下，對一級負荷電器設備的供電，因此應急電源嚴禁介入其他電器負荷。柴油發電機組和EPS應急電源是建筑電氣設計中最常用的應急電源。

3.供配電系統設計的合理性。電氣節能的基礎來自于合理的供配電系統，供電方案的合理性取決于企業對用電量的預測。對于企業建筑而言，配電系統的合理性同等重要。企業建筑內配電設計要減少配電級數和設計科學的配電路徑。配電級數的數量不但造成上下級配合復雜，還會增加元器件的數量，而增加故障上升率，并且會使配線電纜的放大。線纜的加長以及供電質量的問題都與配電路徑是否合理有關。配電路徑的不科學主要原因是配電間不合理的位置所致，所以在設計企業內部配電系統時，要及時優化其位置，否則難以發揮節能的效果。

4.電氣供配電系統節能性。在實際工作中，為了實現變壓器的節能目的，需要對投資與年耗電量等諸多因素進行綜合性考慮。通過實踐我們知道，經濟合理的配電變壓器，在選型和設計時要根據配電變壓器的投資回收年限來最終確定具體型號。一般采用變壓器投資費用價差和年耗電的電費價差來獲取。對于配電變壓器節能優化選型，需要依據高層建筑所需的實際電負荷要求，通常要稍高于變壓器最佳負荷來選擇型號。

三、高層建筑高壓供配電系統的電氣設計策略

1.供電電壓設計要點分析。對于高層建筑而言，高壓供配電系統的正常運行與供電電壓參數的確定之間有著極為密切的關系。同時，相關研究工作證實：對于高層建筑高壓供配電系統而言，供電電壓的具體取值情況會受到電力負荷大小、供電距離長短、以及供電線路回路數等關鍵因素的影響。而針對低壓配電電壓而言，所選取的電壓數值應當為380/220V，同時，需要通過增設柴油發電機裝置的方式，確保高層建筑供配電系統運行狀態下，消防設備用電需求能夠得到充分的保障。

2.優化供配電的網絡系統。供配電系統可靠性的優化方式，體現在三個方面，第一，優化中壓供配電，其以雙環網為電網構建方式，達到安全標準，保持各個中壓配電系統的獨立性，嚴格禁止兩項模塊出現相互交叉，還需合理規劃中壓電網的設備裝接，避免容量矛；第二，構建可靠的輸電網和變電網，為供配電提供基礎支持，明確區分電壓等級后，實行供電模式的選擇，盡量避免電網系統內出現短路、斷路；第三，高壓電網屬于供配電的核心部分，具備較高的優化要求，保障電網簡化，穩定各項電氣設備的運行方式。

高層建筑大多采用一級或者二級負荷，變壓器通常由兩臺以上，同時還有一臺柴油發電機組。啟動柴油發電機組的條件為，當進線回路均停電的情況下，作為經濟電源使用的柴油發電機竟會在10s內自行啟動，擔負起重要負荷的供電。此外，為了不降低消防用電的可靠性，一旦出現火災，就能夠自動切除非消防用電負荷。為了有效的保證供電的穩定性，非消防一級負荷應當由雙電源進行供電，假如一個電源出現了故障，也不會產生斷電事故。

3.加強技術配置，提倡智能化自控配電系統。智能化自控用電系統主要通過信息管理和計算機監控系統來實現，通過強化配電管理系統的智能化和自動化，能夠大幅度提高供電的安全可靠性，并且為電力部門提供了方便，減少了其工作量的同時，也能夠帶來更多的經濟效益。今后，配電系統的智能化和自動化是供電發展的總趨勢，“將一個電力系統作為中心的配電系統，具備數據監視和采集、自動繪圖與設備管理、網絡分析以及負荷管理控制等功能的綜合計算機控制體系”對于優化配電網，提高供電安全可靠性大有裨益。

4.提高用戶供電信息管理能力，控制好用戶密度。對用戶供電信息進行管理，要針對用戶接入電網設備、運行環境等通過管理程序進行認證，并且在用戶設備接入電網后，要對其質量、運行環境進行控制并加強管理。在日常生活中，要對用戶進行用電宣傳，號召節約用電，并全面整改不符合標準的用戶設備，避免設備運行狀態不良而引發大規模停電。對用戶、相關技術檢修人員進行培訓，提高用戶自修能力和技術人員檢修水平，防患于未然。從技術層面控制供電安全可靠性，就要不斷完善并更新配網GIS系統、負控系統和可靠性管理系統，盡可能全面掌握區域電網范圍內的設備數據和線路信息。

四、結語

優化高層建筑電氣工程供配電系統設計，實現安全、可靠、合理、節能用電已成為時代所趨。在進行高層建筑電氣設計時，對設計方案要進行反復的推敲，確保供配電系統經濟、穩定、安全運行，這樣才能滿足社會發展對高層建筑的各項需求。

參考文獻：

[1]王忠勇.高層建筑供配電系統節能設計分析[J].低壓電器，2009（22）.

[2] 鄒漢謙.談供配電系統節電技術措施[J]，深圳土木與建筑；2011（02）.

[3]許寧.高層復雜建筑供配電節能設計要點探討[J].城市建設理論研究，2012（10）.