高層建筑電氣設計低壓供配電系統的可靠性分析

陳 剛

(湖北省工業建筑集團安裝工程有限公司,湖北 武漢 430056)

0 引言

與普通建筑結構相比，高層建筑具有樓層高、耗能大等特點，電壓系統負荷會持續性增加，導致高層建筑體系中的用電設備及電氣系統開關等安全隱患存在，鑒于此，高層建筑供配電可靠度直接影響到電力系統是否穩定運行。本研究以高層建筑電氣設計中低壓供配電系統為研究對象，為挖掘低壓供配電系統可靠度深層次含義提供理論支撐，必須引起相關電氣設計人員的重視。

1 高層建筑電氣設計供配電系統需求分析

1.1 滿足供電電源的可靠性

低壓供電系統可靠性直接影響高層建筑生產設備系統的穩定性，人們正常生活造成影響。同時，高層建筑火災救援難度大，大部分高層建筑都設有對應的疏散通道及消防安全通道，而消防系統及設施的使用必須得到充足的供電，由此可判斷，低壓供電系統的穩定性直接影響消防設備使用狀態，如火災報警設備，消防電梯，噴水滅火系統，消防照明等，都不能發揮他們自身的實際作用。

現階段，隨著人們對高層建筑需求層次的提升，電梯在高層建筑中承擔的作用越來越大，但是電梯在高層建筑中運行，也會發生一定的供電不穩定及不可靠現象，進而阻礙了高層建筑結構體系中正常運維作業，因此在高層建筑結構正常運行的過程中，分析低配電供電系統的可靠性具有重要的地位。

1.2 保障電源時間性和供電的持續性

對于高層建筑來說，可提供兩個獨立的電源，供低壓電網系統的使用。不同的負荷也可滿足，但是與傳統的建筑物存在的方式不同，高層建筑存在內部負荷，這主要是由于低壓供電系統發生故障時，另一方不能夠提供持續性的低壓電流量，在獨立電源正常工作的過程中，應將柴油燃料、發電機組等應急或備用。

在備用電源的設計中，主要針對以獨立供電為主的高層建筑結構體系，柴油發電機組是作為備用電源的最佳選擇。更加應該注意的是，柴油發電機組與應急電源作用不同，其更適合作為備用電源使用。因此，在高層低壓供配電系統設計過程中，應做好電源系統之間的相互切換，合理約束切換時間和切換整體流程，確保選用的電氣設備滿足使用需求。

2 配置高層建筑低壓電源

2.1 配置要求

1)供應和分配非燃燒Ⅰ，Ⅱ級負荷的規定。為了確保建筑物配電和供電的可靠性，應為起重要作用的負荷提供備用電源或者雙電源，以保證當電源發生故障時，整個電源系統仍能正常的供電，減少停電事故的發生次數。對于非火災的Ⅱ類負載，電路系統主要可用于同時供電，從而確保電源系統的穩定性。

2)民用的高層建筑的供電要求。當火災負載為Ⅰ類時，可以結合備用電源和主電源的作用及結構提供整個供電系統的穩定性。

2.2 干線配置

1)低壓單母線由電源和變壓器分割而成。在這種情況下，應設置有效的備用電源。實現非荷載和火荷載的具體需求，對于此方案的應用，更適合于高層住宅高層建筑。方案中，并且可以結合標準化設計，實現應急電源的逐步擴容。

2)變壓器和獨立電源分別承擔供電任務，憑借低壓單總線分段實現應急電源的建立。對于高層建筑和超大負荷的高層建筑來說，應針對性開展干線配置設計。

3)結合變壓器和電源，將低壓母線分成若干段，并根據低壓系統側取電路進行分析，應用在低壓母線系統中。

3 高層建筑低壓供配電系統運行的可靠性

3.1 分析供配電線路的可靠性

高層建筑中應用的電氣設備在電力系統運行過程中對電力負荷有很高的要求，所以配電系統的可靠性是非常重要的。在鋪設整個高層建筑的供配電系統時，一個結合高層建筑的實際運行，鋪設相應的供電線路，安裝相關的電力設備。為了確保整個供配電系統在長期運行時不會受到灰塵的影響，還應注意，供電和配電線路應遠離可能腐蝕該線路的材料[1,2]。由于高層建筑的安全性，高層建筑需要消防設備和電梯設備。此時，高層建筑的供電線路設計應考慮供電回路。例如，配電箱應安裝在消防設備旁邊。與此同時，由于當下社會高層建筑中有地下車庫，這些地下車庫中也會有應急照明系統。此時，就有必要確保安裝相應的配電箱，以防止應急照明系統發生故障。

3.2 高層建筑低壓供配電系統主接線的可靠性

主接線的可靠性主要和高層建筑中相關電氣低壓供配電系統有關，由于建筑物中的電氣設備數量龐大，低電壓配電系統運行過程中的穩定性至關重要。例如，在高層建筑電氣設備正常開展的過程中，整個供電系統自身的壓力會嚴重影響到周邊配電系統的穩定性和可靠性。因此在配電系統應用的過程中，要十分注重供電系統的方式及穩定性，并合理安排和分析配電系統可靠性，時刻注意供配電主線的連接方式，并按照不同設計人員的參考，提高低壓供配電系統的可靠性。設計者可以結合整個高層建筑的實際建筑情況和自身的特點，采用輻射樹干式主接線。采用這樣的方法，才能提高低壓供配電系統主接線的可靠性。

3.3 分析供配電設備的可靠性

由于高層建筑各種電氣設備功能的多樣性，為了保證這些電氣設備能夠安全穩定的運行，一定要保證供電設備的可靠性和安全性，并盡可能選用更先進的供電設備，以保證供電設備整體上的可靠性[3]。例如，在選擇變壓器的繼電保護裝置的時候，應選擇更智能化水平、更具有先進性的設備。只有提高設備的智能化程度，才能增強供配電系統的可靠性。同時，在選擇變壓器的時候，還應結合配電系統的實際運行情況和自身的特點。在另一方面，由于高層建筑中使用了太多的電氣設備，如果電氣設備的相關用戶沒有對電氣設備的使用給予足夠的重視，就很容易引起火災。所以，在選擇變壓器的時候，還應注意變壓器的耐火性能等其他相關性能，如變壓器是否有防污染能力甚至是防潮能力。高層建筑中的供配電設備只有選用好的變壓器，才能具有較高的可靠性。

4 結語

在高層建筑結構中，應關注供配電電氣系統穩定和可靠性。這就要求不單單要保證配電系統的電氣負荷和可靠性，而且還要在配電系統的設計過程中采取更加安全的相關措施，不斷的改進配電系統的有關防雷設施，并且應該盡量減少諧波分量[4]。除此之外，在低壓供配電系統的穩定性上應合理規避，滿足供電的質量要求。