高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)分析

■劉祖斌 ■江蘇東方建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 南京 210008

高層建筑樓層較多，并且智能化程度高、結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、電氣用電設(shè)備多、建筑面積廣，這對于建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)提出了更高的要求。我國對于高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)有著明確規(guī)定，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)特點(diǎn)，嚴(yán)格控制高層建筑低壓配電設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，消除電氣系統(tǒng)的安全隱患。

1 高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)原則

1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用建筑自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在設(shè)計(jì)過程中，要考慮到低壓配電設(shè)計(jì)的資金投入，還應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能減排理念，保障低壓配電設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。首先，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)方案必須具有切實(shí)可行性和適用性，使低壓配電系統(tǒng)可以保障整個(gè)高層建筑電氣設(shè)備的正常用電，滿足用戶對于穩(wěn)定用電負(fù)荷的需求，安全、穩(wěn)定地進(jìn)行供電，確保高層建筑配單系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。同時(shí)，高層建筑配電系統(tǒng)還應(yīng)合理控制用戶的電氣設(shè)備用電量，高效、穩(wěn)定地發(fā)揮電氣功能。另外，全面考慮到高層建筑各種電氣設(shè)備的用電安全，在設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)線路之間應(yīng)保持安全距離，采用絕緣強(qiáng)度較高的導(dǎo)線，在高層建筑頂部和公共區(qū)域設(shè)置防雷擊裝置［1］，采取可靠的接地技術(shù)和防靜電技術(shù)。

1.2 合理高效原則

高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)應(yīng)盡量降低電能損耗，包括間接損耗和直接損耗，提高低壓配電系統(tǒng)的節(jié)能性。在確保滿足高層建筑電氣系統(tǒng)使用性能的基礎(chǔ)上，提高低壓配電設(shè)計(jì)的安全性和合理性，節(jié)約配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中的資源消耗，盡量保持高層建筑低壓配電系統(tǒng)的用電負(fù)荷均衡，盡可能的采用節(jié)能設(shè)備，減少低壓配電系統(tǒng)的維護(hù)檢修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)電力能源的高效、穩(wěn)定、可靠利用。

2 高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 確定負(fù)荷等級，計(jì)算負(fù)荷容量

按照高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，確定低壓配電的負(fù)荷等級，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，一類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的一級負(fù)荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應(yīng)急照明燈、消防風(fēng)機(jī)房和泵房的備用照明、消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、電梯等;二級負(fù)荷包括生活泵電力等;三級負(fù)荷是指除了一級負(fù)荷和二級負(fù)荷以外的電負(fù)荷;二類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的二級負(fù)荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應(yīng)急照明燈、消防風(fēng)機(jī)房和泵房的備用照明、消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、電梯、生活泵電力等;三級負(fù)荷是指除了二級負(fù)荷以外的用電負(fù)荷。不同的負(fù)荷等級，其應(yīng)用范圍也是不同的，一般情況下可將電力負(fù)荷分為商業(yè)用電和居民用電［2］。由于商業(yè)用電和居民用電采用的是不同的計(jì)算方法，因此高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)商業(yè)變電配置室和居民變電配置獨(dú)立、分別設(shè)置。高層建筑居民用電主要包括動(dòng)力、照明等生活方面的用電，由居民變電系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力。高層建筑商業(yè)用電主要包括地下室照明、商業(yè)照明、電梯、售樓中心等，由商業(yè)變電系統(tǒng)進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算高層建筑電力負(fù)荷時(shí)，可采用負(fù)荷密度法和單位容量法［3］。

2.2 供配電電壓設(shè)計(jì)

高層建筑電氣中供配電電壓設(shè)計(jì)，為了確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況，高層建筑工程有嚴(yán)格的電力負(fù)荷要求，普通的一級電力負(fù)荷容量比較小，在選擇供配電電壓時(shí)，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際電力負(fù)荷需求，選擇一路或者兩路市政電源或者發(fā)電機(jī)組作為整個(gè)高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源，滿足建筑用戶的用電需求，通常采用10kV 高壓電源和380/220V 低壓配電電壓［4］。

2.3 合理布局變電所

結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的負(fù)荷容量大小和電力負(fù)荷分布情況，確定變電所的配置數(shù)量和具體位置，盡量選擇負(fù)荷率在70%～85%之間的變壓器，低壓線路供電半徑應(yīng)控制在200m 范圍內(nèi)，如果高層建筑的低壓配電電容量大于400kW，供配電線路距離應(yīng)大于250m，并且可結(jié)合高層建筑的實(shí)際要求，適當(dāng)增加變配電設(shè)備。在高層的商業(yè)建筑中，地上三層的商業(yè)樓層具有較高的商業(yè)價(jià)值，因此可將商業(yè)變電配置所設(shè)置在高層建筑的負(fù)一樓(非最底層)，便于從地下車道運(yùn)輸相關(guān)變電設(shè)備，然后進(jìn)行安裝。

2.4 高低電壓運(yùn)行和結(jié)線方式

高層建筑電氣系統(tǒng)中的高低電壓運(yùn)行和結(jié)線方式都應(yīng)按照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)路線要求進(jìn)行。首先，電氣系統(tǒng)高壓線采用單母線運(yùn)行的結(jié)線方式和10kV 進(jìn)線，變壓器低壓側(cè)應(yīng)用分段、獨(dú)立的單母線結(jié)線運(yùn)行方式，每結(jié)一段單母線對應(yīng)一臺變壓器，各段母線之間采用母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行聯(lián)結(jié)和操控。電氣系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，低壓配電系統(tǒng)每段母線都獨(dú)立運(yùn)行，如果某一臺變壓器發(fā)生運(yùn)行故障，工作人員可采用手動(dòng)方式，將該段母線的母聯(lián)開關(guān)關(guān)閉，由同一組另一臺變壓器進(jìn)行正常供電。在高層建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程，一旦變壓器恢復(fù)正常，低壓配電母線中的母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)開啟，恢復(fù)正常的運(yùn)行模式。其次，在電氣系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)急母線，利用正常的柴油發(fā)電機(jī)電源供給和電源用電為整個(gè)低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)急母線提供電量，確保高層建筑應(yīng)急狀態(tài)下低壓配電的下一級電力負(fù)荷量，母線中的雙向開關(guān)不包含電氣設(shè)備和機(jī)械連鎖［5］，可有效預(yù)防向市政供電網(wǎng)中反向供電，并且系統(tǒng)采用雙重電源或者雙回路供電方式為消防設(shè)施實(shí)現(xiàn)負(fù)荷用電，應(yīng)急設(shè)備在變配電系統(tǒng)末端配電箱可相互切換。

2.5 接地保護(hù)

為了提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性，應(yīng)做好低壓配電設(shè)計(jì)的接地保護(hù)，可采用TN、TT、IT 等保護(hù)模式［6］，TN 接地保護(hù)模式主要是由于系統(tǒng)發(fā)生故障或者金屬性短路，產(chǎn)生過大的電流，從而形成TN 保護(hù)機(jī)制;TT 接地保護(hù)模式是對外露導(dǎo)電線路進(jìn)行電氣保護(hù)，將低壓配電系統(tǒng)的故障回路及時(shí)切斷，達(dá)到電氣保護(hù)目的。IT 系統(tǒng)和TT 系統(tǒng)接地保護(hù)原理基本一致，其主要是設(shè)置在高層建筑周圍電網(wǎng)的外露區(qū)域，接地保護(hù)時(shí)，若電網(wǎng)外露導(dǎo)電故障電壓在低壓配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)下，無法對供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)性切斷。結(jié)合高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)要求，采用合適的接地保護(hù)模式。另外，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)應(yīng)選擇合適的漏電斷路器，考慮到低壓配電系統(tǒng)的電流大小，多大的電流漏電斷路器才會(huì)開啟保護(hù)機(jī)制，一方面，高層建筑低壓配電系統(tǒng)末端采用的漏電斷路器抗電擊性能應(yīng)符合相關(guān)安全標(biāo)注要求;另一方面，漏電斷路器額定動(dòng)作電流應(yīng)大于配電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的漏電電流，在低壓配電系統(tǒng)的各個(gè)分支和末端線路上設(shè)置漏電斷路器，提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)束語

近年來，人們對于高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)越來越重視，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，充分考慮到電力供應(yīng)能力和建筑用戶的電力需求，積極優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)，制定高效節(jié)約、科學(xué)合理的低壓配電設(shè)計(jì)方案，確保高層建筑電氣系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］易林.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)研究［J］.科技傳播，2014(04):43，40.

［2］田衛(wèi)波.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)方案研究［J］.中華民居(下旬刊)，2014(04):58.

［3］葉書明.針對高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性分析［J］.民營科技，2014(08):19.

［4］朱玉瀅.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)［J］.價(jià)值工程，2014(28):49-50.

［5］蔣娜.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討［J］.黑龍江科技信息，2015(07):20.

［6］許青.高層建筑電氣中供配電設(shè)計(jì)研究［J］.科技風(fēng)，2013(19):155.