高層建筑電氣中的低壓配電設計分析

文/張俊杰 華誠博遠工程技術集團有限公司天津分公司 天津 300000

1、高層建筑中進行配電系統設計原則

1.1 優化設計的原則

優化原則是指在安全性能的得到保證的情況下，最大限度的經濟性、合理性、協調性、可行性等方面的最優化，在低壓配電系統的設計過程中應充分考慮資金問題和節能問題。首先，應根據建筑物的建構特性合理布置配電系統的位置和結構，在電源負荷的設置中，應適當比建筑物所需最大負荷高一點，以便于日后建筑物投入使用有特殊要求時再進行擴容，還要配置備用電源以應對電源發生意外的情況。設計配電線路時，應充分考慮線路之間的絕緣問題，在各線路之間預留好充分的距離以保證配電系統的安全性，還要在配電系統上設置防雷擊設備，以減小自然因素對配電系統的威脅。另外在設計配電系統時要對其進行反復驗證，以免實際施工時出現問題導致更大的經濟損失。

1.2 合理高效的原則

對于高層建筑來說，由于設計的復雜性，以及實際環境的特殊性，在這個低壓配電的實際應用過程中，會產生各種類型的電能損耗，一方面會產生大量的費用支出，另一方面隨著電能損耗的增加也會誘發一些潛在的安全事故。因此，在高層建筑電氣中的低壓配電設計應當盡可能的降低各種電能的損耗，在實際的損耗中，可以說是包括了直接的損耗和間接的損耗，不論是直接還是間接所產生的電能損耗都是比較高的。

2、高層建筑電氣中的低壓配電設計路徑

2.1 低壓配電設施設計

高層建筑電氣系統中的低壓配電系統，是由低壓與高壓配電線路、配電變壓器等相關控制保護裝置共同組成的。對于高層建筑來說，由于樓層高、電力用戶多、電能耗能高等原因，需要以低壓配電系統來滿足高層建筑安全用電的需要。在這個過程中，需要進行科學合理的低壓配電設施設計。在確定電源負荷的時候，需要充分考慮該高層建筑的實際用電需要，考慮高層建筑的建筑形式是商業建筑還是民用建筑。通常來說，可以將高層建筑的電源負荷劃分為一級與二級負荷，在進行電力供應系統設計時，通常使用源于不同變電所的兩路獨立電源。出于應對突發電力情況的需要，高層建筑還應當搭配備用電源或者發電設備，如柴油發電機等，根據高層建筑的電力能源實際需求，選定合適的、超過一級電源負荷容量的發電設備。此外，高層建筑還需要對消防設備的電力系統進行合理設計，包括消防水泵、消防風機、消防電梯等，在進行施工的過程中加以合理規劃與科學配置。

2.2 低壓配電電能設計

低壓配電系統的電能設計，應當根據高層建筑的電能負荷等級選擇不同計算方式，如負荷密度法等。通常來說，如果高層建筑的建筑類型為民用建筑，其用電性質為生活用電，則通常按照負荷密度法進行電能計算，以平方千米作為計算單位，根據使用功能進行區域劃分，并根據其歷史分區電能負荷密度確定不同分區的電能特點，確定電能負荷密度值。低壓配電設計的過程中，通常將最大負荷設置為30min，引用電力能源消耗量與無功功率補償作為重要的計算依據。負荷密度法的應用較為簡單，能夠實現配電負荷計算與變電負荷計算。在實際的低壓配電系統設計中，根據電能負荷計算結果，來確定供電設備。在具體應用時，應當注重電能分配的合理性，如用作居住功能的高層民用建筑，可以以一戶一表的方式進行電能分配，并將電能計量設備統一安裝在一個位置集中計量，由線纜進行連接。

2.3 低壓配電安全設計

2.3.1 低壓配電IT系統

IT系統在進行工地電力供應時擁有極大的優越性，首先，其能夠給予工地以強大且持續的電力，其次，其能夠保證工地供電的安全性，既能夠保證工友的安全，而且對于一些供電時間較長和供電要求較高的場所，低壓配電IT系統可以有成效的保證供電的穩定性，保障用電場所的穩定生產和有效營業，這些優點也就致使大多數企業的電力供應系統都采用了低壓配電IT系統。而低壓配電IT系統也是相對的對某些區域進行設置，比如其保護區域主要為經過帶電阻、電抗或者阻抗的電源端口，以及外漏的用電設備的導電部分。而針對低壓配電IT系統的電源端口帶電區域就可以不進行接地設置。

2.3.2 低壓配電TT系統

在建筑電氣系統應用低壓配電TT系統設計時，在對接地保護上是存在選擇性的。在實踐過程中，若采用的方式為低壓運行的方式，那么電力系統中的中性線N與通電系統PE，兩者聯合。同時，PE在實踐過程中，若不存在通電的可能時，電氣的運作狀況并不會因此而受到打擾。針對電氣設備少，電容量較低，用電要求低的地區時，建筑電氣設計中低壓配電系統中TN系統的廣泛應用范圍。但是，就實際而言，城市的一些低壓線路供電也會使用低壓配電TT系統進行電力供應，同時，對于某些使用低壓配電TT系統的用電系統，供電部門也會對其進行相關規定。

2.3.3 低壓配電TN系統

不僅僅TT系統可以供電應用，與此同時，TN系統同樣可以作為低壓配電系統進行供電應用，但是TN系統工作需要一定的條件，首先我們需要準備一根保護線，然后利用保護線連接所有的電氣設備，同時，中性點也應該在這條保護線上出現。同時需要連接的還有配電系統的各個中性點之間。TN-C，TN-S以及TNC-S均為TN系供電系統的模式之一。這些模式的設置依據，主要是指低配電系統的要求下開展的，在設計過程中，確定一定連接方式時，則需要在電網線路的導線截面要求大小下進行選擇，同時，在實踐過程中，為了能夠減少整體線路出現影響，需要選擇正確的接線方式進行操作。在實踐過程中，TN-C，TN-S和TN-C-S這三者模式優點缺點并存，比如三相四線加PE線的接地系統即為TN-S模式，其實際應用場合主要為數據處理和精密電子儀器或者易燃易爆炸場合，而TN-C即為單獨的三相四線模式，雖然其存在一定的局限性，但是其設計方案在生活中非常易于實現。除此之外，對于工礦企業而言，TN-CS就是最佳選擇了。

結語：

隨著經濟社會的發展，各種類型的高層建筑不斷出現，電氣中低壓配電設計的重要性進一步凸顯，在充分認識了低壓配電設計的基本原則、內容體現等之后，就必須要嚴格的按照相關的設計要求進行，只有這樣，才能保證低壓配電設計的科學性與合理性。