對高層建筑配電設計的思考

特日格樂

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.009

摘 要：改革開放以來，中國的城市發展越來越快，高層建筑、超高層建筑層出不窮、比比皆是。所以在高層建筑中，建筑施工者不得不考慮建筑的電氣線路問題。該文分析了現有的高層建筑設計電氣線路的問題，總結了一些具有典型意義的設計方法。希望能對今后的高層建筑和更好的電氣線路設計提供幫助。

關鍵詞：高層建筑 配電設計 方案

中圖分類號：TU208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（b）-0009-02

縱觀世界各國，根據建筑的用途，高層建筑可以分為一類建筑、二類建筑以及超高層建筑。而高層建筑又不同于一般的建筑，它具有功能齊全、結構復雜、人員密集、設備龐大等特點。所以，在規劃、設計高層建筑時，要合理地設計配電線路。同時，在建筑施工的現場，必須嚴格遵守規范用電的規程、施工方案。科學安全地設計現場的用電線路。合理規范的設計線路接地。否則，將對建筑施工造成無法預料的嚴重后果。

在高層建筑上，設計供配電系統要注意以下方面。

保證高層建筑供電電源的穩定性、可靠性。因為高層建筑的人員較多，使用的電器負荷較大。并且由于高層建筑的高度問題，所以其供配電線路就會越長。一方面為了減少線路損失，另一方方面為了降低電壓損失，可以根據相關的設計規范、具體情況，進行分層設計、布置。總之，設計高層建筑的供配電要做到簡單、安全、可靠。

在布置變配電設備方面，安裝、維護簡便是首要原則。通常情況下，高層建筑的地下有兩層。而地下一層則是布置總配電室的地方。另外，要科學地布置供配電的網絡。高層建筑普遍采用混合式配電系統，這是為了適應建筑的發展。

設計高層建筑的供電系統的關鍵點如下。

1 落實電力負荷

首先，從高層建筑的性質、高層建筑的規模角度，高層建筑的設計施工人員要明確相關的電力負載等級。一定要結合現場供電網絡的實際情況，合理地確定高層建筑的電力負荷與容量等級。在國內高層建筑，10 kV電源是普遍采用的電源。在電源回路數方面，要根據電力的負荷等級要求，選取合適的負載等級。其次，在實際應用中，高層建筑的配電系統包括了高壓配電系統、低壓配電系統兩方面的應用。設計一套完美的建筑供電系統需要考慮技術方面，更需要考慮工程投資等諸多方面。

2 落實電源與電壓

在考慮高層建筑的供配電系統時，需要更加合理、科學地設計其結構，使其達到理想的工作狀態。在設計過程中，要嚴格按照樓宇電量負載的等級來進行設計。然而從各級電量負載電源的角度來看，為了滿足設計標準的要求。用電量要以整棟樓宇的用電需求、用電設備、供電站的位置等因素為出發點，進行統籌設計。

3 變電站的位置

一般而言，高層建筑的居民人數較多，電器設備較多，所以整棟樓宇的用電負載量也較大。通常情況下，一、二級負載電量的是較常見的。在此基礎上，我們設計的變電站規模也就會比較大。建議在高層建筑的地下一層，設計變電站。這樣做既有利于節省地面空間，也有利于使變電場所靠近用電負荷，減少遠距離輸送造成的損耗。另外，在考慮高層建筑的變配電所時，進出的管線的密集程度較高，存在高、低壓管線相混淆的現象。這一點，要引起施工人員的注意。

4 落實高低壓供電系統的結線形式

在高層建筑中，10 kV是比較常見的高壓進線路電壓值，而在高壓線路中，多采用單母線的結線形式；在變壓器的低壓側，單母線分段結線的現象則是較為常見的。同時，在設計變壓器的低壓側結構時，還需要考慮應急母線段。這樣做的目的就是為了保證應急情況下，可以采用一級負載電量來進行供電。

5 設計電壓、電能質量

在設計變壓器的變壓比、電壓分接頭時，要采用較為合理的方式。一般建議采用補償無功功率的方法。同時，建議采用平衡三相負荷的方式，主要是為了要減少電壓偏差、降低系統的阻抗。

6 設計應急電源

對于自動投入裝置而言，當其動作的時間可以滿足電源中斷的供電時間時，建議在專用線路中采用自動投入裝置，并且要將自動投入裝置的位置放置在正常的線路之外。這樣，會減少相互間的干擾。如果在有條件的地方，可以考慮蓄電池式的應急供給方式，來進行補充電量。

7 設計功率因數

在線性負載電路中，提高自然功率因數，減少變壓器、電動機的負載功率損耗，進一步提高其利用率。資料顯示，選擇合理的功率因數設備可以進一步提高負載率至75%～80%。而在非線性負載電路中，有必要進一步校正電路，使電流波形變為正弦波，提高自然功率因數則是普遍采用的措施。另外，在非線性負載電路中，采用這一方法可以使它很好的檢測正弦電壓相位的變化情況，有利于獲得高頻開關整流器的電阻性能，進一步提高線路總功率影響因數。

8 防雷、接地

傳統的簡單防雷設計具有更加經、可靠的優勢。但是在應用過程中，在高層建筑各樓層引線柱筋的作用下，樓面的鋼筋、金屬管道必須采用可靠、安全的連接方式，形成等電位層，尤其是應該做好金屬管線的接地工作。在現如今的高層建筑中，防雷接地、電氣設備的保護接地、工作接地都是采取統一的應用方法，即是所謂的混合接地系統。為了均衡電位、安全起見，首先將基礎鋼筋滿足接地電阻的要求，然后還需要裝設人工接地體，使得建筑物基礎連接成網絡狀。

9 設計電氣照明

設計高層建筑的照明時，主要考慮光源、亮度、范圍、位置、能量消耗、配電線路敷設等方面入手。現如今，人們越來越重視建筑照明的重要性。在這方面，建議從現代的裝飾效果、照明設備的類型、建筑藝術的意境等方面入手，同時要兼顧節能效果。最好采用高效、綠色、環保的電光源。

10 設計消防電氣

在高層建筑中，消防電氣是必不可少的，涉及到火災報警、火災撲救以及挽救人民生命財產等方方面面。按照國家的各項規范、標準要求，一定要設計、布置好消防電氣線路。而火災報警系統則應該從實際應用的角度出發，考慮設計對象等諸多因素。

11 結論

在設計高層建筑的供配電可靠性時，要從電源保障、設備線路、安全措施等方面來著手。

（1）對于電源保障方面而言，一般情況下，在一級負載線路中，需要2個獨立電源；在二級負載線路中，則使用三條回路，其中一條是專用回路。比較常見的方法是在高層建筑的地下一層布置了應急配電設備，應急柴油發電機等。主要是滿足一級負荷不間斷供電要求。另外，對與及其重要的關鍵部門，例如消防中心、計算機中心、事故照明燈特殊用途的設備，一定要配置UPS不間斷供電系統。（2）在設備線路方面，高層建筑的供配電系統的安全、可靠、穩定運轉，離不開良好的設備、線路保障。以斷路器為例，建議高壓線路采用真空斷路器；低壓線路則采用防漏電的斷路器；而在電力變壓器方面，節能阻燃的干式變壓器是較好的選擇。（3）從安全的角度考慮，安全的接地方式對于提高整棟高層樓宇的供配單可靠性、穩定性起到了至關重要的作用。現如今，通常是將高層建筑電氣設備保護接地、工作接地混為一個系統。國家標準規定：接地的電阻值要小于4Ω。

12 結語

在高層建筑中，供配電系統起到了十分重要的作用。在分析、設計過程中，要準確計算負載的容量、合理選擇供電電源、詳細設計變配電場所。另外還有供配電系統的結構，其對于整棟樓宇配電的安全運行起到了至關重要的作用。隨著高層樓宇結構變得越來越復雜，需要建筑設計、施工人員不斷地變化設計思路、提高設計的全面性、可靠性；同時還要認真總結經驗，揚長避短，采用取得更好的成績。

參考文獻

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