淺談現代化高層建筑供配電技術方案及其可靠性分析

姜莉?蘇鵬

摘 要 隨著現代社會的不斷發展，我國國民的用電量持續走高，高層建筑的用電負荷也不斷升高，然而，由于目前供電系統的不穩定，我國在高層建筑的供配電工作上出現了很多問題，給人們的生活帶來了諸多不便，國民尤其是高層建筑居民迫切需要一套更可靠的供配電方案。基于此，本文在對我國高層建筑供配電特點進行深刻分析的基礎上，提出了一套安全有效的高層建筑供配電技術方案，并對它的可靠性進行了合理分析。

關鍵詞 高層建筑；供配電方案；可靠性分析

1 我國高層建筑供配電技術特點

高層建筑往往要求建筑高度不少于50米，例如一類高層建筑中的商住樓，其建筑高度應滿足高于50米或者24米以上的任一樓層的建筑面積超過1500平方米。因此，高層建筑的建筑面積一般較大，對空間要求較高，導致整個高層建筑的用電負荷較高，通常來說，高層建筑對供配電系統的負荷要求為一級。另外，高層建筑的居民密度較大，建筑密度一般在30%以上，這就要求供配電方案必須要保證建筑消防，排煙，照明等設施的正常運作，以防在建筑遭遇火災等事故時居民無法保障自身生命安全，因此，高層建筑內部供電系統必須能夠實現連續供電。為了保證電源供電的穩定性，高層建筑的供配電往往會選擇樹干式與放射式的雙電池供電模式[1]。

2 高層建筑供配電技術方案設計

2.1 電源電壓的選擇

對于高層建筑來說，其電源電壓應不低于10KV，且為了保證電源供電的穩定性，高層建筑的供配電宜選擇樹干式與放射式的雙電池配電模式。就照明系統來說，一般采用220V的額定電壓，供電方式為380V的三相四線制。然而，由于高層建筑的照明系統中的傳輸導線一般較長，這使得電源電壓往往會在導線上造成損失，為了保證高層建筑用戶照明電壓的穩定性，我國電力局對導線上的電壓損耗進行了強制性規定：用戶照明設備的實際電壓不能低于額定電壓的96%，屋外照明設施實際電壓不能低于額定電壓的94%。

2.2 高層建筑供電方式的選擇

高層建筑應該統一設立變電所，通過變電所實現對整個高層建筑的供配電，變電所的設立位置往往也有著一定的要求，例如，變電所應盡量避免設立在地下室，如有特殊原因導致變電所必須設立在地下室時，其標高應高于地下室地面標高至少350mm，除此之外，變電所在防水防熱方面也有著特殊要求，以防變電所產生電力事故。

2.3 高層建筑供配電技術的安全保障方案

高層建筑由于建筑密度較大，對供配電方案的安全要求更高，在對供配電系統可靠性要求較高的建筑密集區，應用N-1準則對供配電網絡結構進行逐一檢測；在有特殊防火要求的區域應采用特殊的變壓器類型，例如干式變壓器以及耐高溫變壓器；對于用電容量大于25MVA或者建筑高度超過250m的超高層建筑，其供配電系統的安裝及接入應由有相應資質的設計單位負責[2]。

3 對供配電技術方案的可靠性分析

3.1 高層建筑供電電池的可靠性分析

采用一級負荷的高層建筑應采用至少2個電池進行供電，以免在一個電池出現故障時，另一個電池可以作為備用電池代替故障電池進行供電，對于一些有特殊供電要求的重要高層建筑，還要增設應急電源以及在遇突發事故時的應急措施。為了保證應急電源的正常運作，自備應急電源應滿足以下要求：

對于一般的高層建筑，供配電系統的允許間斷時間一般在15s以上，可采用簡易的自動啟動的電池組；對于要求供配電系統允許間斷時間不超過15s，但應急電池組的啟動動作時間少于其允許間斷時間的，可采用有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用饋電線路；對于對供電系統有嚴格要求的高層建筑，其允許中斷供電時間往往只有數毫秒，此時可采用不間斷供電的蓄電池裝置[3]。

3.2 自動切換的安保電源的可靠性分析

在高層建筑遭遇重大事故時，原有的供配電系統往往會陷入癱瘓，這對高層建筑的自我救助造成了非常不利的影響，為了保證在事故發生后，供電系統的正常供電，自動切換的安保電源已成為目前供配電系統的可靠保障。這種自動切換的安保電源相比于傳統意義上的安保電源主要表現出以下優勢：

（1）這種自動切換的安保電源會在高層建筑發生故障之后自行啟動，不需要人為操作，這極大程度上滿足了安保電源的使用條件，因為安保電源往往是在高層建筑發生事故后才發揮作用，在這種情況下，建筑內部電力工作人員在操作電源的過程中會遇到大量的問題，甚至相當一部分工作人員會由于本能反應放棄對供電網絡的應急管理，從而造成巨大的財產及人身傷亡。這種自動切換的安保電源從一定程度上來說提高了高層建筑應急條件下持續供電的可靠性。

（2）安保電源的供電一般由兩個發電機提供，這使得對安保電源的供電有著雙重保障，在主電源出現故障無法對安保電源進行供電后，這種安保電源一般會自動切換到備用電源對自身進行供電，這很大意義上保證安保電源的可靠性及穩定性，確保在高層建筑供電系統發生故障后，安保電源能夠順利啟動從而維持建筑的正常供電。

（3）傳統意義上的安保電源的啟動由于是由人工控制，因此它的啟動與否也是由人工預估，人工預估的偏差在一定程度上也增加了傳統安保電源在使用上的不確定性，而自動切換的安保電源的切換和啟動是以開關兩側的電壓作為主要依據，通過對供配電系統的電壓和電流進行量化來衡量啟動的必要性，減少了人工的預估偏差，判斷較傳統安保電源更加合理可靠[4]。

4 結束語

隨著高層建筑的不斷發展，其內部供配電系統也逐漸趨向復雜化，在對高層建筑供配電系統的技術方案進行設計時，要尤其注意對電源電壓以及供電方式的選擇，且必要的安全保障措施在供配電技術方案的設計中必不可少。為了進一步提高高層建筑內部供電系統的可靠性，可采用樹干式與放射式的雙電池供電模式，為高層建筑的供電提供雙重保障，自動切換的新型安保電源在一定程度上也加強了建筑供電的穩定性與可靠性。

參考文獻

[1] 張東方，姚鋒鋼.高層建筑供配電系統的設計[J].科技致富向導，2012，（15）：248.

[2] 侯慧敏.高層住宅樓電氣設計與研究[D].西安：長安大學，2013.

[3] 易明隆.高層建筑供配電技術可靠性研究[J].企業技術開發，2013，（1）：148-149.

[4] 閆振宏.事故保安電源傳統切換方式與自動切換開關的優缺點比較[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2006，2（04）：339-340.