低壓供配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性探討

摘要：高層建筑當中，電氣系統設計非常重要，尤其是低壓配電供電系統設計，更是直接關系到高層建筑電氣使用。本文首先簡單說明了低壓配電系統和高層建筑電氣設計的相關概念。然后從系統主接線、供電線路、變壓器、配電設備、備用電源等處入手具體分析了低壓配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性。

關鍵詞：低壓配電系統；高層建筑；電氣設計；可靠性

隨著我國社會的發展，城市化的腳步也進一步加快。但是我國人多地少的現實狀況使得城市建筑不得不向高層化方向發展。而低壓配電系統又對建筑的正常應用有著比較大的影響，這就要求在進行高層建筑電氣設計時給低壓配電系統比較高的重視度，其中重點關注的就應當是可靠性的問題。

一、低壓配電系統、高層建筑電氣設計相關概念簡介

（一）低壓配電系統

低壓是指250v以下的對地電壓。配電系統則是指從降壓配電站出口到用戶端的一段系統，是電力系統的一部分，主要由發電、輸電、配電三大系統組成。則低壓配電系統就是這個系統中的一部分，主要由配電變電所、高壓低壓配電線路、配電變壓器和一些控制保護設備組成。常見的運行方式有三，一是IT系統，二是TT系統，三是TN系統，其中TN系統在我國的應用最為普遍。[1]

（二）高層建筑電氣設計

根據我國規定，高層建筑是指十層及其以上的住宅建筑和建筑高度在二十四米以上、一百米及其以下的其它民用建筑。這類建筑不僅所需投入較大，其中所活動的人員也較多且比較集中，因此，其電氣設計的安全可靠性就十分重要。高層建筑電氣設計一般包含有：電力負荷的計算、高低壓配電系統的設計、電氣照明設計等方面的內容。另外在進行設計時，還要考慮在滿足建筑物的功能的同時實現經濟效益的最大化和節省能量。

二、低壓配電系統在高層建筑電氣設計中的可靠性

（一）系統主接線

高層建筑低壓配電系統直接受到控制終端的控制，其設備多、分布廣，因此其現場條件就復雜許多。同時低壓配電系統也容易因為頻繁操作受到諧波的干擾，這就對其可靠性提出了比較高的要求。因此，就要采取系統集成的方式設計高層建筑低壓配電系統。這樣不僅能夠保證其可靠性，還能夠有效降低成本、運行和維護費用的投入。同時由于高層建筑的情況比較復雜，其低壓供配電多使用的是380/220v的交流電，在結構上則使用樹干式、放射式相結合的辦法，前者后者結合適用于一般型負荷，后者適用于重要負荷和集中負荷。這樣不僅能夠滿足高層建筑的供電要求，也可以大大提高低壓配電系統的可靠性。[2]

（二）供電線路

在開始敷設供電路的時候就應該對高層建筑的特點和其中電氣設備的具體

狀況進行了解，盡量避免出現供電不足導致的電氣設備不能正常運行、滿負荷運轉使線路毀壞等問題的發生。除此之外，施工周邊的環境也需要被注意，距離熱源應當有一定的距離，務必隱藏在地表之內，也不能在塵土較多的地方，沒有防腐措施保護的情況下則不能敷設在會腐蝕線路的地方，同時也要做好一定的伸縮處理工作和防震措施。這其中需要特別注意的一點是消防線路的敷設問題，消防線路相對來說比較獨立，一般采用的都是專電專供的方式。這是為了確保在建筑發生火災時消防排煙機、消防水泵、應急照明等消防設備能夠不受影響。因此，最末級的配電箱應當設置有自動切換裝置，相應的線路也要嚴格依照相關的要求敷設。另外，高層建筑的地下室車庫的應急照明配電箱通常采用的是明裝的形式，也沒有配備相應的防水設施，一旦發生火災配電箱很容易就會毀壞。因此，配電間還應設置有一個相應的配電箱，以提高高層建筑應急照明系統的可靠性。

（三）變壓器

變壓器是高層建筑低壓配電系統中比較重要的一部分，因此其設計需要考慮的因素較多。首先需要考慮的就是相應建筑的功能，居民建筑、商業建筑等不同使用類型的高層建筑其變壓器的位置安排也有所不同。其次就是相應建筑的用電負荷，其根本還是不同功能類型的建筑的用電量有所不同，其對于變壓器的數量容量和供電基礎設施的承載要求就會有不同。在選擇變壓器的容量時，首先就要將相應建筑在供電系統滿負荷工作時的用電量計算出來，然后據此選擇。通常來說，當變壓器的負荷率在百分之八十時，供電的半徑為兩百米。但是現實生活中也會出現供電需求超過此范圍或供電超過五百千瓦的情況，針對于此，如果有一定的實施基礎，就可以建一個配電室在負荷的中心，以簡化配電線路，提高高層建筑低壓配電系統的可靠性。[3]

（四）配電設備

配電設備對于低壓配電系統的可靠性有著比較大的影響，因此，在選擇設備時就要重點關注其性能。這些設備不僅有比較高的自動化程度，同時也有如錯相保護、自動分合閘等比較特殊的功能，對于低壓配電系統可靠性的提升有著很重要的作用。其中比較重要的就是變壓器的選擇，高層建筑最好選用箱型干式變壓器，因為其材料具有很好的難燃、阻燃性，同時該種變壓器也能夠很好地防潮、防污。

（五）備用電源

高層建筑的備用電源如果是單臺機組的組成形式，其額定的容量就應當在1500KVA及以下。同時其備用電源應當在供電系統斷開十秒之后，馬上正常運轉供電系統恢復正常后，幾分鐘后才能停止備用電源的運轉。另外當發電機組的轉速達到一定程度時，其應當分批次，按照先大后小的原則投入負荷，以降低低壓母線的起動壓降。

結束語：

低壓配電系統的可靠性能夠在很大程度上影響到高層建筑的安全性。因此，在建筑高層建筑時，就要重視對于其相應的低壓配電系統的可靠性的建設。具體來說，可以從系統主接線、供電線路、變壓器、配電設備、備用電源等低壓配電系統的組成設備著手，提高高層建筑低壓配電系統的可靠性。

參考文獻：

[1]全國建筑電氣設計技術協作及情報交流網（第十屆）2017年年會暨建筑電氣現代設計技術高峰論壇在煙臺舉辦[J].現代建筑電氣.2017，（09）：65.

[2]龔俊，丁偉.電氣設計在綠色建筑中的應用與探討[J].江西化工.2017，（05）：146-147.

[3]熊磊.如何提高建筑電氣設計的可靠性和經濟性[J].建材與裝飾.2017，（45）：77-78.

作者簡介：陳建博，男，21歲，黑龍江工業學院 電氣與信息工程系15級電氣工程及其自動化專業，在校學生。