低壓供配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性探討

曾海漣何宗楚

（中機國際工程設計研究院有限責任公司湖南長沙　410000）

低壓供配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性探討

曾海漣何宗楚

（中機國際工程設計研究院有限責任公司湖南長沙410000）

低壓供配電系統在高層建筑電氣設計中具有十分重要的作用，但高層建筑電氣設備數量較多，且設備的類型也較為復雜，這不僅對低壓供配電系統提出了更高的要求，還會導致許多安全問題的出現，因此，必須對低壓供配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性進行一定的掌控。基于此，本文首先論述了高層建筑以及供配電系統的特點，然后對高層建筑供配電系統設計要求進行了一定的闡述，最后對高層建筑低壓電源配置以及高層建筑電氣設計低壓供配電系統的可靠性分析進行了詳細的研究。

高層建筑；低壓供配電；設計；可靠性

1　引言

高層建筑具有樓層較高、用電量較大的特征，相比于普通的建筑物，其相對電壓的負荷也會有所增加。同時，高層建筑中各種類型的電器數量也較多，這大大增加了安全隱患的發生。在此情況下，可靠的供配電系統就顯得尤為重要，進而確保高層建筑中電力系統的正常運行。基于此，必須對高層建筑電氣設計中的低壓供配電系統的可靠性進行深入的研究。

2　高層建筑以及供配電系統的特點

高層建筑的供配電問題非常重要，其對高層建筑建設質量以及安全存在直接的影響。近年來，隨著我國建筑行業的快速發展，高層建筑的結構也越來越多樣化，這大大增加了供配電系統設置難度。同時，高層建筑與傳統建筑之間存在較大的差異，從空間來看，其跨度比較大，特別是在縱向上的跨度非常之大，且目前的高層建筑大多配備有電梯、空調等先進設備，這些都要依賴電力的支持，供配電系統的安全具有非常重要的作用。由此可見，電氣化設備的可靠性是確保高層建筑用電安全的最主要的因素。

除此之外，高層建筑本身的結構也較為復雜，且其功能也是多樣化的，根據不同的需求與功能而設計出不同的高層建筑，進一步加大了配電系統設置難度。現階段，隨著我國的經濟發展，人們的生活水平不斷提高，現在人們的家用電器或者是辦公所需要的電器越來越多，所以，用電量也就越來越大，在此情況下，必須不斷提高、改善、優化供配電系統的安全性和可靠性。

3　高層建筑供配電系統設計要求

3.1滿足供電電源的可靠性

高層建筑供電電源的可靠性大大影響著建筑中人們的日常生活、生產的相關設備運行的安全。同時，針對目前高層建筑火災救援形勢的不斷嚴峻，大多數高層建筑主要采取自身消防設施滅火和安全通道的方式來疏散人員。其中，高層建筑自身的消防滅火設施必須依靠供電電源。這就也意味著，一旦供電電源的可靠性不能實現，火災發生之后所有與消防滅火相關的設備，例如淋水系統、消防電梯、消防照明、消防報警設備等，均無法發揮其自身實際作用。

此外，目前我國高層建筑物大部分都采用了電梯，一旦供電電源不可靠，電梯極易出現由于電源供給不充足的故障，給高層建筑物中的人員生活和其他活動展開帶來阻礙。所以，滿足供電電源的可靠性對于高層建筑滅火、高層建筑生活、高層建筑企業的正常運營都是相當重要的。

3.2保障供電的持續性和電源時間性

一般情況下，對于只要通過電網就可以提供兩個獨立電源的一些高層建筑來說，其基本上能夠達到一級與二級負荷的要求。但因高層建筑不同于普通的建筑，其內部具有非常重要的負荷，所以，需要對以下情況進行充分的考慮：當高層建筑中的電源系統出現故障或者是需要進行檢修保養時，且另外一個獨立電源又無法正常供電時，就需要將柴油發電機組作為備用或者應急電源。

而針對只能提供一個獨立電源的高層建筑來說，其必須將柴油發電機組作為備用供電電源。需要特別注意的是，柴油發電機組并不是應急電源，而是備用電源。因此，在進行高層建筑供配電系統設計時，必須要能夠滿足有兩個或者兩個以上的電源進行切換，而對于電源切換過程和時間，也需要滿足相關電氣設備的要求。

4　高層建筑低壓電源配置

4.1配置要求

①非消防Ⅰ、Ⅱ級負荷供配電要求。為了保證建筑物供配電可靠性，對于具有十分重要作用的負荷，應當設置雙重電源以及備用電源，進而確保一個電源出現故障時，整個電源依然可以正常供電，進而避免發生斷電事故。對于非消防Ⅱ級負荷，則可以采取回路來同時供電，以此來確保電量的充足。②民用高層建筑供電要求。當消防用電負荷是Ⅰ級時，系統主電源和備用電源應獨立于專用回路的雙電源進行供電；當消防負荷在Ⅱ級時，系統主要電源和變電系統應該采用雙回路電源來供電。

4.2干線配置

①通過采用一路電源與一臺變壓器來分段低壓單母線。此時需設置應急備用電源，進而有效滿足消防負荷和非消防負荷的使用要求。該種方案在一般性的高層建筑住宅較為適用，但不適用于超大負荷的高層建筑。該方案雖然滿足了規范化設計的要求，但應急電源容量較大，投入相對較高。②獨立兩路電源和兩臺變壓器，分列運行，將低壓單母線進行分段，設置應急電源備用。該種方式可有效確保供配電的可靠性，適應高層建筑，尤其是負荷較大的高層建筑。③應用一路電源和一臺變壓器，采取低壓母線分段，并通過電源線低壓側引出兩個回路電源，分別應用到不同的低壓分母線段之中。

5　高層建筑電氣設計低壓供配電系統的可靠性分析

5.1供配電系統主接線可靠性分析

在電力系統運行中，低壓供配電系統的主線具有關鍵性作用，系統主線設備較多，且其在電力系統中的分分部也較為廣泛，復雜的現場條件使系統本身與設備操作頻繁，在運行中出現故障之后，往往會對整體系統帶來影響。因此，在高層建筑低壓供配電系統中，應當采取系統集成的方式，以此來盡量減少投資運行的總花費。

此外，為了確保系統主接線的安全可靠性，在進行低壓供配電設計時，可以采取有效結合380/220V的交流放射式及樹干式的形式進行。高層建筑樹干式供配電形式如圖1所示。并且還要具體到細部，對于普通照明與一般性負荷，應當盡可能采用放射式與樹干式結合的供電方式，集中性的負荷供電則選用放射性供電單一模式。

5.2備用電源可靠性分析

在進行高層建筑備用供電系統設計時，通常采取采油發電機組，而為了提升供配電系統的可靠性，需要滿足以下要求：①當采取單臺機組時，額定容量不得超過1500kVA。②作為大型商業高層建筑的應急電源，當供電系統中斷之后，應在0～10s內將備用電源投入正常運轉，以此來減小經濟損失。③當發電機組達到額定轉速時，應分批投入負荷，并遵循先大容量后小容量的原則進行，同時還要錯開投入時間，進而減小低壓母線的起動壓降。④當電網正常恢復供電時，要延時30～60s自動恢復供電，然后再延時幾分鐘停止運轉采油發電機組。

圖1　高層建筑樹干式供配電形式

5.3供配電設備的可靠性分析

在選擇供配電設備時，需要盡量選用具有先進性特征的設備，且設備自身的可靠性直接影響著低壓供配電系統的可靠性。因此，選擇性能較為良好的設備至關重要，例如變壓器繼電保護設備等，這些設備自動化程度高，具有一定的錯相保護自動分合閘等功能，可最大限度的提高低壓供配電的可靠性。

此外，在進行低壓供配電設備中的變壓器的選擇時，可以選擇防火性能良好的箱型干式變壓器，這主要是因為干式變壓器的絕緣材料均是難燃、阻燃性質材料，就算出現火災、雷擊等情形，也不會造成很大災害。一般情況下，干式變壓器具有很強的防潮和防污性可在惡劣環境中運行，所以能夠有效預防災害的發生，降低火災的損失。

6　結語

總而言之，在進行高層建筑的電氣設計時，必須對低壓供配電系統的可靠性進行全面的考慮，這要求不僅要確保供配電系統的電氣負荷和線路的可靠性，在設計過程中，還要重視安全措施的采用，不斷改善供配電系統的防雷設施，盡量降低少高次諧波的分量。此外，在進行高層建筑電氣設備的選用時，需要盡量選用可靠性較高的，且技術比較先進的產品，進而確保供電系統電力供應的安全系數，滿足電力供應的品質要求。

[1]吳為權.高層建筑電氣設計中低壓供配電系統分析探討[J].建筑知識：學術刊，2013（01）：5～6.

[2]張計明.高層建筑電氣設計中低壓配電系統安全性探討[J].文摘版：工程技術，2015（22）：60.

[3]易林.高層建筑電氣中低壓配電設計研究[J].科技傳播，2014（04）：89～ 91.

TU976.1

A

1673-0038（2015）48-0228-02

2015-11-16

曾海漣（1978-），女，工程師，本科，從事電氣設計方面的工作。

何宗楚（1980-），男，工程師，本科，從事電氣設計方面的工作。