高層建筑電氣工程供配電系統設計研究

劉大用

湖南省核工業地質調查院，湖南長沙 410000

近幾年，城市中的高層建筑的數量不斷增多，這些高層建筑會對人們的生活，以及城市的發展造成一定程度影響。因此，高層建筑電氣設計期間，相關的工作人員應當依據高層建筑的實際需求，做好相應的分析工作，并且要對建筑電氣設計工作認真探討，反復推敲設計方案，確保最終設計的合理性。

1 高層建筑供配電系統設計內容

高層建筑相關配電系統在運行過程中的服務對象是建筑內部電氣設備，以及相應的使用者。由此可見，供配電系統運行情況與建筑電力系統的整體運行情況相符，才能確保高層建筑工程中整體機電工程在應用過程中的可靠性、安全性。高層建筑在具體運行過程中，相關配電系統采用的為單方向流動模式，即由電源端向用戶端流動的模式，通過該方式，可以完成對電能的合理分配，并且能夠做好相應的降壓處理，從而使外部電能能夠直接轉變為用戶應用的電能[1]。通常來說，設計人員在高層建筑配電系統設計階段，應當充分結合建筑的具體需求，對高層建筑在實際運行過程中的用電量加以確定，優化設計方案，在確保可以滿足建筑在實際運行過程中用電量的前提下，提高系統的可擴展性，從而提高系統的可靠性。

2 供配電系統設計準則

2.1 供電線路安全性

依據高層建筑物理性質、用電設備的具體分布、環境特征的各項因素，對供電線路的布線情況進行合理控制。在節約、安全原則下，高層建筑低壓配電系統在建筑電氣供電設計中，多數采用的都為分區樹干式配電。在線路設計過程中，必須要確保整個線路的安全性，一個不安全的設計如果應用到高層建筑中，不僅會對高層建筑的整成運行造成不良影響，情況嚴重時，甚至會造成安全事故，造成巨大的經濟損失。

2.2 配電系統可靠性

配電系統可靠性是電氣設計中的一項重要內容。高層建筑的消防水泵、控制室、自動噴淋系統等設備都為一級負荷，專用變電所供應的送、排風機，以及相應的消防水泵房、消防電梯也都為一級負荷。高層建筑中一級負荷電氣設備除了配備兩個電源外，還應當配備應急電源，通過該方式確保一級負荷電氣設備在應用過程中不會出現安全問題[2]。一級負荷設備在運行期間，應急電源起到的主要作用是在遇到特殊情況時，實現低一級負荷電氣設備運行的電量供應。從目前我國高層建筑的設計情況來看，EPS應急電源和柴油發電機組是電機設計中最常用的兩種應急電源。

2.3 配電系統合理性

合理的配電系統可以減少系統在運行過程中的電能消耗，供電方案是否合理很大程度取決于設計單位對具體用電量估測的是否準確。由此可見，配電系統類型，對于高層建筑來說也十分重要。在進行高層建筑配電設計過程中，應當通過合理的方式，減少設配電級數，并且要確保配電線路自身的科學性。配電級數的數量，不僅會對上下級配合的復雜程度造成影響，而且還會導致元器件數量增多，這將會提高各項設備在實際運行過程中發生故障的機率，會致使配電線纜過大，造成材料的浪費。由此可見供電質量與配電線路合理性有著密切聯系[3]。配電間位置不合理也是導致配電路徑不科學的主要原因。因此，在配電系統設計過程中，應當合理優化配電間的位置，從而提高配電系統的合理性。

2.4 配電系統經濟性

為了提升變壓器在實際運行過程中的經濟性目的，應當綜合考慮年耗量和投資情況。通過大量的實踐，確定經濟合理的配電變壓器，在具體選型和設計期間，應當依據配電變壓器的投資回收時間，最終確定相應的變壓器型號。

3 高層建筑供配電系統設計要點分析

3.1 設計照明負荷的配電網絡

照明負荷配電網路由多個部分共同構成，主要包括：配電屏、饋電線、分支線等。在具體設計過程中，先從配電屏中引出相應的供電電源，然后對饋電線的干線進行應用，從而將電源引入到總照明配電箱中，從總照明配電箱中分出多個支路，每個支路與分配電箱進行連接，再由每個分配箱分配多個分支線，最終與終端用戶相連接，完成對高層建筑中整個照明系統的供電，具體情況如圖1所示。

圖1 照明配電網絡構成

3.2 設計低壓斷路器

低壓斷路器經常被用在一般企業及民用建筑供電系統保護中，通過對其進行合理應用，一方面可以實現對主體建筑電氣設備的保護，另一方面也可以起到相應的控制作用。同保險絲或傳統閘刀相比，低壓斷路器功能更加全面，因此在現代電氣系統中的得到了廣泛應用。依據電源種類的不同，可以將低壓斷路器分交流和直流兩種不同方式；而依據結構上的區別，則可以分為封閉式和框架式。在部分空氣開關中設置了試驗保護機制，如果電網內電壓突然降低，超出了設定值，通常在設定電壓的55%左右時，用戶連接將會斷開，避免出現電機燒毀等安全事故[4]。當用電電壓恢復正常后，空氣開關恢復試壓保護，此時各項設備的運行將會恢復正常。低壓斷路器是線路中的一項重要保護裝置，在具體設計過程中，設計人員應當依據實際情況，選擇合理的低壓斷路器，從而實現對系統運行的合理保護。針對插座線路保護來說，不僅具有一般性功能，而且還具有漏電保護功能，避免插座線路出現故障，引起安全事故。

3.3 設計配電箱

配電箱需要滿足保護電氣、測量儀表、開關、其它輔助設備在實際組裝過程中的具體需求，最終構成一套完整的低壓配電裝置。該裝置在具體應用過程中應當能夠滿足手動、自動控制需求，如果系統在運行過程中出現故障，可以利用裝置切斷電路，該部分在具體設計過程中，需要滿足以下內容：

（1）高層建筑內的不同區域插座在實際應用過程中，能夠實現單獨回路供電。

（2）結合高層建筑的具體情況，完成空調回路設計。

（3）各個插座回路都要設計相應漏電保護開關，掛壁空調插座除外。

此外，在回路分配過程中，還需要符合以下要求：（1）照明系統、臥室、衛生間插座都可以單獨回路供電。（2）從空調回路的具體情況來看，應當將其分成單獨客廳柜式空調回路，另外兩個空調插座要作為一個回路。

3.4 設計開關及插座

開關可靠動作是電氣系統在實際運行過程中安全的保障。因此，在具體設計過程中，設計人員應當結合電器設計的具體要求，以及系統安全要求，選擇合理的開關類型及相應的方式，確保建筑的整體安全需求能夠滿足應用需求[5]。

3.5 導線的選擇設計

電力線路是配電線路系統中的一項關鍵基礎設施，其擔負著輸電的重要職能，在進行該項內容設計時，設計人員應當結合相應的操作規范，以及系統安全的具體需求，選擇與實際情況相符的導線，在導線的選擇過程中，應當注意導線的材質、橫截面大小、以及長度等，并且要做好相應布置工作，在節約導線的基礎上，減少能源傳輸過程中的能量消耗量，從而滿足在節能、經濟、安全方面的具體需求。同時，導線的選擇過程中，還要考慮經濟性，在確保導線的性能可以滿足線路的基礎上，選擇經濟性更好的導線。

4 結語

高層建筑定期設計是一項復雜的工作，在具體設計過程中，設計人員必須要做好相應的分析工作，對采用的設計方案要反復推敲，要確定負荷量容量計算是否準確，供電電源的選擇是否合理等多方面考慮，確保最終設計的合理性，促進高層建筑供配電行業的健康發展。