超高層建筑供配電系統的設計分析

◎李俊

引言：近年來，我國各地超高層建筑的數量日益增多，超高層建筑體量大、人員密集、投資運維成本高，在消防、安防、運營管理等方面有著特殊的要求。超高層建筑是指高度超過100m的建筑物，由于其高度高、體量大及功能結構復雜，超高層建筑的供配電系統與一般建筑物相比更加復雜，傳統的供配電系統設計方法已經無法適應當下社會經濟發展的要求。因此，必須結合超高層建筑的特點，設計出科學、合理和可靠性高的供配電系統方案。

一、超高層建筑供配電系統的相關設計內容

在現在的超高層建筑中的電氣工程中最基礎的組成部分就是供配電系統，以使用效果為分類標準分類的話，它可以分為區域變電站、用戶變電站兩部分，主要是控制建筑中電能的分配與使用環節，供配電系統的使用與設計要符合它的使用對象的要求，供配電系統的使用對象主要是用戶以及以它為基礎的電氣工程，因此供配電系統的整體設計要符合用戶以及電氣工程的要求。這樣既可以提高用戶的滿意度又可以在很大程度上保障電氣工程的安全性。電流由電源端逐級流向用戶端是超高層建筑配電系統主要的應用模式，這種模式成為功率單方向流動。采用這種模式的主要目的是有利于做降壓處理、利于電能的分配。10/0.4kV是現在超高層建筑普遍設計的供配電電壓等級，設計人員在設計供配電系統的時候不能只借助理論進行設計，要根據建筑的具體使用情況，特殊需求科學地確定相關參數范圍，綜合考慮設計方案，最大限度地優化設計方案。

二、超高層建筑供配電系統設計要求

1.配電系統設計人員在設計全程都要遵守安全可靠的設計原則，在理論設計的基礎上對建筑物進行具體的考察，根據不同需求設計出合理的方案。

2.在如今的社會發展中，電力能源的地位越來越高，應用的范圍也越來越廣，如果不能保證電力能源供給可靠的話，就會對企業造成巨大的經濟損失，也會影響到用戶的正常生活，所以，可靠性也是設計人員需要重點注意的。

3.現在社會對于環境的要求越來越高，因此，供配電系統的設計也要體現出這一原則，根據投資情況，設施是否節能來選擇最合適的設備，降低建筑成本，提高建筑企業的經濟效益，降低建筑電能使用過程中的電能損耗，達到節能的目的。

三、超高層建筑供配電系統的設計分析

1.高壓配電系統設置。

超高層建筑的電氣設備十分龐雜，高壓配電系統是供配電系統當中的核心，它能夠穩定整個超高層建筑的電壓。一般高壓配電系統都是設計成單母線分段式，因為這種形式可以確保電路的穩定，同時能夠自動進行切換，互為備用設施。

2.供配電系統配電箱的設置。

供配電系統配電箱一定要把電氣測量設備和其他輔助設備一起安裝在封閉或者半封閉的金屬柜里，利用自動或手動開關對電路的接通和切斷進行控制，形成完整的低壓配電系統。在超高層建筑內部的照明配電箱回路能夠貼合照明裝明裝置的使用，全部插座都要具備單獨回路供電功能。

3.電氣設備低壓斷路器的選擇。

電氣設備的低壓斷路器的主要作用是作為照明、供電系統對主體電氣設備的控制和保護的載體裝置，由此可見低壓斷路器是整個供配電系統穩定運行的關鍵。低壓斷路器相對老式閘刀和保險絲等斷裂裝置安全保護性能更強。低壓斷路器有直流和變流電路，按照構造分類有封閉式和框架式兩種低壓電路。不用功能用途的超高層建筑應該采用不同的低壓斷路器，因為每座超高層建筑在電力使用情況方面都不盡相同，選擇合適的電氣設備低壓斷路器能夠使超高層建筑的供配電系統運行更加穩定，對電氣工程的整體設計起到結構優化作用。

4.變壓器的設計。

為了能夠讓供配電系統更具有安全性和可靠性，需要考慮到變壓器的運行情況，同時要重視變壓器的材質類型，耗能低的變壓器能夠節約經濟成本，減少電能的消耗。70%-85%之間的負荷率是變壓器運行的最優狀態，如果長時間在這個數值之內工作，能夠有效緩解變壓器的工作壓力，增大變壓器的承載能力，不僅可以穩定供配電系統，還能夠電力資源的反復利用，提高能源利用價值。因為超高層建筑的運行使用具有周期性，用電量也是時常多變，所以要對變壓器進行有規律的調整，針對不同的時段和時期調節變壓器。例如白天工作時間用電量必定多于夜晚，夏冬季節空調使用率高用電量一般多于春秋，這樣的時間性區別需要通過調整變壓器才能更高效地節約用電資源和超高層建筑的運行成本。比如針對日間工作時間段變壓器的負荷較大，這時可以使用獨立的變壓器作為日間變壓器，這樣一來可以滿足到供配電日夜差距大的特點，降低電力損耗，緩解變壓器的運行壓力和負荷過大的情況。

5.減少線路損耗。

超高層建筑電氣工程設計復雜，電氣線路的鋪設也需要通過精心的設計，這樣才能保證線路安裝的科學合理性，不影響建筑物的美觀，最重要的是如何優化線路的鋪設節約電力資源，降低電力在線路輸送過程中的損耗。即使電流在流動時不可能完全避免損耗發生，但科學合理的線路設計可以最大限度降低能耗。電流從線路流過，然而不同材質的線路對電流造成的損耗不同，所以電氣線路的設計工作首要就是選擇材質優良的線路，可以弱化線路當中的電阻，防止電網做無功功率。

四、結束語

綜上所述，隨著建筑行業的蓬勃發展，對超高層建筑供配電系統設計的要求也隨之提高。為此，設計人員需要優化供配電系統設計，增大能源綜合利用率，進而在滿足基本需求的基礎上，實現工程經濟效益的最大化。