高層建筑電氣設(shè)計中低壓供配電系統(tǒng)可靠性研究

【摘要】我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了城市化進(jìn)程的發(fā)展，使得城市內(nèi)的高層建筑逐漸增多，同時高層建筑功能復(fù)雜，火災(zāi)危險性大、疏散和撲救難度大，因此對于配電的可靠性尤其是火災(zāi)狀態(tài)時的配電可靠性提出了很高的要求。本文就試著對高層建筑的低壓供配電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；低壓配電系統(tǒng)；可靠性研究

1、變配電房位置選擇

高層建筑用電負(fù)荷較大，供電線路長，供電質(zhì)量要求高，因此變配電房應(yīng)深入負(fù)荷中心，以盡量減少供電線路長度，保證供電質(zhì)量可靠，一般來說變配電房的供電半徑不應(yīng)超越250米，且不應(yīng)貼臨多塵、水霧、潮濕等容易影響配電房電氣設(shè)備的場所，同時應(yīng)盡可能將其設(shè)置于建筑首層，以防止地下室淹水致使配電房無法使用，另外對于超大型高層建筑來說，集中設(shè)置變配電房可能使供電線路過長且負(fù)荷集中不利于供電的可靠性，這時可分散設(shè)置變配電房，每個變配電房單獨(dú)負(fù)責(zé)某一區(qū)域的用電負(fù)荷，即減少了低壓供電線路的長度又能防止某一區(qū)域供電故障影響其他區(qū)域用電，保證了整個項目的供電可靠性。

2、備用電源選擇

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的定義，高層建筑的最高負(fù)荷等級為一級或者二級，故除常規(guī)電源外需要另外設(shè)置備用電源來保證停電時或發(fā)生火災(zāi)時一、二級負(fù)荷的供電。常用備用電源的設(shè)置一般有三種形式，即柴油發(fā)電機(jī)、EPS電池組、備用高壓回路。柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，與市電組成熱備用系統(tǒng)，當(dāng)檢測到主變壓器失電時，在15秒內(nèi)啟動并向負(fù)載提供電源，采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源具有可靠性高，維護(hù)方便，使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，建議一般情況下優(yōu)先選用。當(dāng)因某些條件限制不能設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)同時建筑規(guī)模較小一二級負(fù)荷也不大的情況下，也可使用EPS電池柜作為備用電源，市電與EPS電池柜組成雙路電源，當(dāng)市電斷電時，通過ATS雙電源切換開關(guān)切換到EPS電池供電，這種方式的缺點(diǎn)在于電池組維護(hù)不方便，成本較高。還有另外一種備用電源即利用10kV高壓作為備用電源，此種方式由市政引入兩路高壓回路，通過各自母線配出兩條線路通過ATS雙電源切換開關(guān)向負(fù)載供電，當(dāng)其中一路高壓出現(xiàn)故障，立即切換至另一路電源，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性高，缺點(diǎn)在于需受市政條件限制，且成本較高。在實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合項目的具體情況合理選擇備用電源的種類，以提高配電系統(tǒng)的可靠性。

3、低壓配電系統(tǒng)

高層建筑電力需求大，在設(shè)計配電系統(tǒng)時應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計各負(fù)荷容量，合理選擇變壓器容量，使變壓器的長期工作負(fù)載率不應(yīng)大于85%，單臺變壓器容量不大于1250KVA，同時還應(yīng)保證三相負(fù)荷中每相負(fù)荷應(yīng)盡量平衡，減少對配電系統(tǒng)的沖擊。在設(shè)計低壓配電出線時，其回路數(shù)量眾多，負(fù)荷種類復(fù)雜，合理劃分各回路的接線也十分重要，以筆者參與過的某商業(yè)綜合體為例，其消防負(fù)荷、非消防負(fù)荷主供回路分別接至同一變壓器的不同母線段，兩段母線之間設(shè)置防火隔斷，非消防負(fù)荷中一二級負(fù)荷主供回路集中設(shè)置在母線一端，其他三級負(fù)荷回路設(shè)置在母線另一端，備供回路同樣將消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷回路分別接至不同母線段，母線之間設(shè)置防火隔斷。這種接線結(jié)構(gòu)一目了然，即方便管理又提高了配電的可靠性。

低壓豎向干線系統(tǒng)應(yīng)采用放射式及樹干式相結(jié)合的方式使變壓器二次側(cè)至用電設(shè)備的低壓配電級數(shù)不超過三級。將照明、動力、空調(diào)、消防等不同性質(zhì)的負(fù)荷分別由低壓柜引出配電線路，對于容量較大或比較重要的負(fù)荷如消防負(fù)荷，應(yīng)以放射式配電，對于其他一般性負(fù)荷可用樹干式配電，將不同層的一般性負(fù)荷接入同一根配電線路中。這樣當(dāng)末端某一比較重要的負(fù)荷出現(xiàn)故障時可以不影響其他重要負(fù)荷的運(yùn)行，而末端一般性負(fù)荷斷電并不影響高層建筑的重要功能，采用樹干式配電也節(jié)約了電纜，更經(jīng)濟(jì)合理。

要保證供電可靠性還應(yīng)重視配電線路的過負(fù)荷及短路保護(hù)，當(dāng)線路產(chǎn)生過負(fù)荷或者短路時，保護(hù)電器應(yīng)能夠及時動作，保護(hù)供電線路和供電設(shè)備的安全，但是對于突然斷電比過負(fù)荷造成損失更大的線路，該線路的過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號而不是切斷電路。另外選擇保護(hù)電器時應(yīng)當(dāng)注意保護(hù)電器間的選擇性，比較重要的負(fù)荷如消防負(fù)荷建議選用帶選擇性的保護(hù)電器，一般負(fù)荷可采用無選擇性的保護(hù)電器，這樣當(dāng)線路末端出線故障時，能盡可能將故障斷電范圍控制在最小，保證其他區(qū)域不受影響提高了供電可靠性。

4、線路選擇

因?yàn)槠胀娎|的絕緣保護(hù)套中含有鹵素，發(fā)生火災(zāi)時容易釋放出大量的鹵酸氣體，這種氣體帶有強(qiáng)烈的腐蝕性，會加劇火勢蔓延，阻礙了消防人員的救援工作。所以高層建筑應(yīng)選用低煙無鹵型電纜，并應(yīng)盡量將電纜敷設(shè)在封閉的電井內(nèi)，當(dāng)消防供電電纜與非消防供電電纜同時敷設(shè)在同一管溝內(nèi)時，消防供電電纜還應(yīng)選擇礦物絕緣型，當(dāng)消防供電電纜明敷設(shè)在電井以外區(qū)域時，應(yīng)采用防火線槽敷設(shè)并在防火線槽外刷防火涂料以保證消防供電電纜在火災(zāi)時仍舊能夠堅持一定供電時間，保障消防設(shè)備的正常運(yùn)行為人員逃生爭取時間。

5、設(shè)備選擇與安裝

選擇供配電設(shè)備時，應(yīng)選用具有國家級檢測中心的檢測合格證書（3C認(rèn)證）的產(chǎn)品且必須符合國家法規(guī)和現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)檢驗(yàn)或認(rèn)證合格，供電設(shè)備在潮濕爆炸等場所安裝時，還應(yīng)注意選用防潮、防爆型。

此外，設(shè)備安裝時應(yīng)盡量避免潮濕、多塵或其他不利的環(huán)境，例如高層建筑的地下車庫中，經(jīng)常會有消防配電箱安裝在車庫的墻壁上，如果發(fā)生火災(zāi)，噴淋系統(tǒng)首先啟動，這種情況下消防配電箱容易被淋水致使配電箱線路短路，致使消防排煙等設(shè)備無法啟動。因此，建議地下車庫中設(shè)置配電間，將重要配電箱設(shè)置于其中，就可有效避免此類問題發(fā)生。

總結(jié)：

綜上所述，在高層建筑中，供配電系統(tǒng)的安全可靠性十分重要，對建筑功能的正常使用以及建筑安全性具有重要作用。因此，在高層建筑供配電設(shè)計中，應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，對供配電方案、備用電源、供電線路等逐一分析，選擇合理的設(shè)計參數(shù)保障高層建筑供配電系統(tǒng)的可靠性。

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[3]潘立民.高層建筑電氣設(shè)計中低壓供配電系統(tǒng)可靠性分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（33）.

作者簡介：

劉欣，廣州市科城建筑設(shè)計有限公司，廣東廣州。