高層建筑電氣工程供配電系統設計研究

劉卓然

（貴州省建設工程造價管理總站 貴州貴陽 550003）

0 前言

對于高層建筑而言，供配電系統的完善性將會對建筑的實用性產生極大影響，也會對其運行經濟性產生應干擾。因此，提高高層建筑物電氣工程質量，推進供配電系統優化是開發商和單位的共同要求。在實踐工作中，相關作業人員需要從實際出發，根據高層建筑的供配電系統運行要求做好個性化的設計工作。

1 高層建筑的供配電系統設計原則

在高層建筑之中，電力能源的有效供應和分配都仰賴于科學的供配電系統，所以在電氣工程作業環節，必須實現對系統的合理設計。而依據高層建筑電氣工程供配電系統的實際運行需要和用戶的實際需求，開展系統設計時需要遵循以下原則：

（1）安全性原則。對于各類型工程而言，安全性原則都是不可或缺的，在故障危險性極高的電氣工程之中更是如此。作業時，設計人員需要從根本上保障供配電系統的運行安全和穩定，為提升高層建筑供電效果和供電安全奠定良好基礎。此時，應將供配電系統設置于高層建筑的中間點，從而實現對電壓和電流有效控制，為提高系統整體規劃科學性提供輔助[1]。

（2）節能性原則。節能環保是建筑行業永恒不變的主題，在高層建筑供配電系統設計環節也需要強化對節能要求的踐行。當前，設計人員主要依靠降低電壓實現節能，但在這一環節還應該實現設備應用優化，進而達到減少電能浪費的目的。比如，在空調風機或水泵馬達設計環節融入變頻控制設計，為節約電能損耗提供技術支持。

（3）經濟性原則。在供配電系統設計環節，節能性原則的踐行已經能有效提升系統運行效率并降低能源損耗，可以在一定程度上達到提高經濟性的目的。但是，在實踐中這還遠遠不夠，只有開發商和建設單位徹底重視系統設計的經濟性要求，才能最大限度地節約成本、提高收益。在這一環節，要求設計人員具備專業素養和豐富經驗，能依照高層建筑的的實際供配電需要設計出完全契合的應用方案，并完成對設備、材料、人員、技術以及期限的有效篩選和把控，進而最大限度地提升方案的經濟性。

2 高層建筑的供配電系統設計要點

高層建筑電氣工程的供配電系統設計并非易事，其中包含多項工作且影響因素復雜，所以為了能有效提升設計質量，需要作業人員具備扎實的功底和能力，并且可以實現對設計要點的有效把控。而且，在作業環節，相關工作人員還應該著力提升設計工作的規范性和標準性，以便于促使高層建筑電氣工程的供配電系統設計工作變得更具科學性、實用性以及先進性。

2.1 防火報警系統設計

火災防控是高層建筑電氣工程設計環節的重點，在作業時設計人員需要通過合理規劃設置火警自動報警系統，為保證供配電系統的安全運行和高層建筑的使用提供根本保障。在實踐工作中，火警自動報警系統需要具備防控異常問題、整合災情數據和推進消防設備自啟等功能[2]。所以，在設計環節必須高層建筑的整體架構以及供配電線路和相關工作室的設計方位，制定清晰的防火報警設計規劃，保證報警系統的有效性。

在這一環節，設計人員需要確保系統可以在接收到異常信號以后，迅速完成自動判斷和預警，保障消防系統的啟動及時性。比如，安裝感煙探測器和感溫探測器，實現對所有安全出口、消防通道以及配電室、發電室等特殊房間的有效監控；安裝險情控制裝置，并實現其與火警自動報警系統的聯動，以便于系統可以第一時間獲取信息，制定正確指令，進而實現對供配電系統運行安全的有效維護。

2.2 高壓配電系統設計

高層建筑的電氣需求量極高，所以完善電氣工程設計方案是相關工作者需關注的重點，在此環節設計人員應該保證建筑的電氣工程具備維持高層建筑整體運行的巨大能量。通常，高層建筑內包含大量的用電設備，所以建筑的整體供電壓力相對較高，而為了能有效維持供電，應該將對電源數量和電路進行科學設計。比如，選用兩個電源同時作業，并構建兩條具備相互獨立性的10kV 供電線路，以便于實現對高層建筑物內所有用電設備的統一供電[3]。

此時，高層建筑電氣工程供配電系統設計人員應該從整體出發，在保證系統設計可靠性和線路穩定性的基礎上完成系統優化。比如，基于單母線分段式設計開展高壓配電系統設置工作，為實現電路切換和安全保障提供便利。單母線分段式設計的一大特點就是互為備用，能切實實現對建筑物電力運行安全性和穩定性的控制。當然，這種兩個電源同時供電的方式并不適用于所有高層建筑，所以在個別工程中也可以選擇使用不分段界線的設計方案作業。

2.3 配電箱與導線設計

配電箱是高層建筑電氣工程之中的重要設備，其位置和內置環境設計也應該成為供配電系統設計的重點。在實踐中，設計人員應該依照國家和行業內的相關標注，開展供配電系統配電箱的設計。此時，配電箱（如圖1 所示）之中應該包含開關保護裝置、測量儀器儀表以及各類型的輔助設施，可以借助全封閉或半封閉的柜體完成對電氣元件的有效集合。當然，現階段也有許多配電箱是通過保護屏的形式集合電氣元件的。在設計時，相關工作人員需要重點關注警報信號發送功能。比如，設計手動或自動分斷控制電路方案，確保供配電線路故障可被及時隔離，且異常信號能被迅速傳遞。同時，設計人員應該合理設計建筑內的供電回路。比如，保障照明系統與插座供電回路分離，為照明配電箱提供單獨的供電回路；而在空調供電回路方面則可區分客廳和其他空間回路。

在導線選用和設計環節，相關工作人員需要做好合理地規劃和分配。高層建筑的供電線路復雜性極高，而且導線作為電荷運動的載體承擔著輸送電能的重任。所以，為保證實用性，在選擇導線時應從供配電系統的整體安全性和可靠性方向進行考量。比如，基于電氣標準、高層建筑物的實際用電需要、供配電系統設計方案以及成本預算等影響因素，選擇技術經濟性最強的導線。

2.4 低壓斷路器選用

圖1 配電箱

為了實現對高層建筑中主體電氣的有效保護和控制，在供電系統和照明系統的應用環節合理配置低壓斷路器。只有應用可靠性高、安全性強的低壓斷路器才能為高層建筑的電器使用安全性提供根本保障。所以，在高層建筑供配電系統設計環節，低壓斷路器的選用也是極為重要的一項工作。

相比于閘刀或者保險絲等傳統斷路方式，低壓斷路器的保護功能更為全面，使用靈活性也更高，所以更適用于系統復雜性相對較高的高層建筑動力照明系統。從電路類型上來看，低壓斷路設備有直流電路和交流電路之分；而從結構類型上劃分，則有封閉式設備和框架式設備之分。在該裝置的應用環節，將依據電壓變化及時切斷電路。比如，電壓低于額定電壓一半以下，則低壓斷路器會自動啟動并切除不重要用戶，以保障電動機不受損且電網電壓可控。低壓斷路器的根本作用是保護電路，所以當保護對象存在差異時，可選用的保護措施也不相同。比如，在變電所之中，設計人員不僅可以為其匹配通用的保護裝置，還能基于遠程控制功能來安裝低壓斷路器，為有效控制和保護插座線路安全奠定良好基礎。

3 結論

總而言之，高層建筑電氣工程的供配電系統設計應該遵循安全性、節能性和經濟性原則，要始終保持供配電方式合理、線路安全。而在實際作業環節，為了能提高高層建筑供配電系統的設計有效性，設計人員應該做好防火報警系統、高壓配電系統、配電箱與導線設計工作，還應該合理選用低壓斷路器。