淺析高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)

趙海猛

摘 要：由于高層建筑的垂直高度較高，且電氣設(shè)備與電力用戶眾多，高層建筑對(duì)于電力的需求較大，因此需要更加科學(xué)合理的低壓配電設(shè)計(jì)以確保其電力建設(shè)的良好效果。本文首先闡述高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而對(duì)高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)優(yōu)化路徑進(jìn)行探討，分別從設(shè)備設(shè)計(jì)、電能設(shè)計(jì)與安全設(shè)計(jì)三個(gè)方向入手。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣；低壓配電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.156

0 前言

在進(jìn)行高層建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格遵循最優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考量高層建筑的建筑類型、使用類型與實(shí)際用電需求，在滿足高層建筑用電需求的同時(shí)，也要保證低壓配電系統(tǒng)的安全性與可靠性。

1 高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)原則

1.1 最優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

對(duì)高層建筑進(jìn)行低壓配電設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑的建筑特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。首先，結(jié)合高層建筑耗電量等特點(diǎn)，考慮實(shí)際的低壓配電施工可行性，并進(jìn)行高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)考量、計(jì)算與驗(yàn)證，確保低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性與實(shí)用性。其次需要保證高層建筑的日常用電與安全用電使用需求，并為高層建筑的低壓配電系統(tǒng)提供備用電源或發(fā)電設(shè)備。

1.2 經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)原則

高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)滿足設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則，盡量減少設(shè)計(jì)與施工成本的投入，盡量保證低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先需要對(duì)配電線路進(jìn)行合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，減少線纜的使用，節(jié)省用電材料。還需要充分發(fā)揮出高層建筑的用電優(yōu)勢(shì)，盡量使用節(jié)能材料，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源節(jié)能材料，以減少在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的成本投入。在具體的施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)著重加強(qiáng)低壓配電系統(tǒng)的預(yù)算管理。

2 高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)路徑

2.1 低壓配電設(shè)施設(shè)計(jì)

高層建筑電氣系統(tǒng)中的低壓配電系統(tǒng)，是由低壓與高壓配電線路、配電變壓器等相關(guān)控制保護(hù)裝置共同組成的。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，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(tǒng)來(lái)滿足高層建筑安全用電的需要。在這個(gè)過(guò)程中，需要進(jìn)行科學(xué)合理的低壓配電設(shè)施設(shè)計(jì)。

在確定電源負(fù)荷的時(shí)候，需要充分考慮該高層建筑的實(shí)際用電需要，考慮高層建筑的建筑形式是商業(yè)建筑還是民用建筑。通常來(lái)說(shuō)，可以將高層建筑的電源負(fù)荷劃分為一級(jí)與二級(jí)負(fù)荷，在進(jìn)行電力供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常使用源于不同變電所的兩路獨(dú)立電源。出于應(yīng)對(duì)突發(fā)電力情況的需要，高層建筑還應(yīng)當(dāng)搭配備用電源或者發(fā)電設(shè)備，如柴油發(fā)電機(jī)等，根據(jù)高層建筑的電力能源實(shí)際需求，選定合適的、超過(guò)一級(jí)電源負(fù)荷容量的發(fā)電設(shè)備。此外，高層建建筑還需要對(duì)消防設(shè)備的電力系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，包括消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、消防電梯等，在進(jìn)行施工的過(guò)程中加以合理規(guī)劃與科學(xué)配置[1]。

2.2 低壓配電電能設(shè)計(jì)

低壓配電系統(tǒng)的電能設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)高層建筑的電能負(fù)荷等級(jí)選擇不同計(jì)算方式，如負(fù)荷密度法等。通常來(lái)說(shuō)，如果高層建筑的建筑類型為民用建筑，其用電性質(zhì)為生活用電，則通常按照負(fù)荷密度法進(jìn)行電能計(jì)算，以平方千米作為計(jì)算單位，根據(jù)使用功能進(jìn)行區(qū)域劃分，并根據(jù)其歷史分區(qū)電能負(fù)荷密度確定不同分區(qū)的電能特點(diǎn)，確定電能負(fù)荷密度值。低壓配電設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常將最大負(fù)荷設(shè)置為30min，引用電力能源消耗量與無(wú)功功率補(bǔ)償作為重要的計(jì)算依據(jù)。負(fù)荷密度法的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)配電負(fù)荷計(jì)算與變電負(fù)荷計(jì)算。在實(shí)際的低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)電能負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，來(lái)確定供電設(shè)備。在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(jìn)行電能分配，并將電能計(jì)量設(shè)備統(tǒng)一安裝在一個(gè)位置集中計(jì)量，由線纜進(jìn)行連接。

2.3 低壓配電安全設(shè)計(jì)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的低壓配電安全設(shè)計(jì)，通常包括接地故障保護(hù)、短路保護(hù)與過(guò)電流保護(hù)，在低壓配電設(shè)計(jì)過(guò)程中需要嚴(yán)格遵循我國(guó)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，切實(shí)保障低壓配電系統(tǒng)的安全性與可靠性。本文著重闡述低壓配電系統(tǒng)的接地保護(hù)系統(tǒng)。接地保護(hù)系統(tǒng)中最為常用的三種接地保護(hù)模式包括IT、TT、TN三種，其中，IT接保護(hù)模式能夠在低壓配電系統(tǒng)外網(wǎng)區(qū)域發(fā)生電路故障，且低壓配電系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)于供電系統(tǒng)的保護(hù)性中斷的情況下，自行啟動(dòng)保護(hù)模式，以避免配電系統(tǒng)故障造成更大的損失。

TT系統(tǒng)是電源中性點(diǎn)的接地保護(hù)設(shè)計(jì)，能夠?qū)Πl(fā)生漏電或者接地故障時(shí)的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。通常中性線N與PE之間，由于配電關(guān)系不存在而并不進(jìn)行電力流通，二者之間并無(wú)通電。通常在用電負(fù)荷較小的高層建筑中，會(huì)使用TT接地保護(hù)系統(tǒng)。

TN系統(tǒng)是當(dāng)前最為安全有效的接地保護(hù)系統(tǒng)，在民用建筑電氣設(shè)計(jì)中較為常用，電容量較低或者用電要求不高的電氣系統(tǒng)皆可使用。TN接地保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要將所有電氣設(shè)備外殼與保護(hù)線相連，以形成保護(hù)模式，并且連接配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)。TN接地保護(hù)包括三種模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系統(tǒng)是將工作零線同時(shí)作為接零保護(hù)線，是一種三相四線接地保護(hù)形式，通常在一般的電氣設(shè)計(jì)中較為常用；TN-S模式是將工作零線與專用保護(hù)線相互分離，使用TN-S模式的電氣設(shè)備金屬外殼接零保護(hù)是通過(guò)專用保護(hù)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相對(duì)而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑臨時(shí)供電，在高層建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)中的運(yùn)用較少[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)具有相當(dāng)程度的復(fù)雜性，其低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，與高層建筑中電力用戶的用電效果與用電安全息息相關(guān)，因此必須對(duì)低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作給予足夠的重視，并全面考量到高層建筑中低壓配電系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生的安全性問(wèn)題，制定行之有效的措施對(duì)這種安全性問(wèn)題加以規(guī)避。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉新明.淺談高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)[J].林業(yè)科技情報(bào)，

2016，48（04）：78-79+85.

[2]艾迎春.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].建材與裝飾，2016（09）：104-105.