高層建筑電氣工程供配電系統設計分析

齊曉崢

摘要：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。

關鍵詞：高層建筑;電氣工程;供配電系統;設計分析

引言：隨著社會的進步，經濟的飛速發展，逐漸涌現出各種現代電器，用電需求不斷增加，給供電系統帶來了巨大的壓力。假如供配電系統存在安全隱患，造成的損失將難以預料。因此，供配電系統的安全性、可靠性、合理性和節能性顯得至關重要。其中，高層建筑供配電系統設計專業性、復雜性極高，所涉及的專業知識也非常多，因此必須在電力系統實情的基礎上，融合多種專業知識進行供配電系統設計，從而實現優化設計的目的。

1.供配電系統設計原則

1.1保證供配電系統的可靠性

安全可靠是高層建筑供配電系統的整個設計過程中需要遵循的原則。在所有的電氣負荷中，一級負荷是最重要的。平時最常見的一級負荷主要是與消防有關的消防系統，另外還有電梯、生活水泵、弱電機房等，這些都是與建筑用戶生活方面密切相關的。所以為了保證其能夠正常使用，一般高層建筑采用雙路電源供電，當建筑物一路電源出現故障停電時，另一路電源能保障這些一級負荷正常使用。

1.2合理性原則

實現節電的必要前提是合理的供配電系統，而供配電系統的合理性取決于企業的用電量預測。當然，對企業的建設而言，供配電系統的合理性也是非常重要的。所以，在建筑布局設計過程中，設計者必須將配電級數盡可能地減少，進而設計出合理的配送電方案。配電級數越多，上下級協調的復雜度就越高，而且還會大幅度增加元件數量，提高故障概率，增大配線電纜。而且，供電質量與電纜長度直接影響配電方式，它們之間的關系密不可分，配電線路缺乏合理性的主要原因是未合理設計配電室的位置。因此，在內部供配電系統的設計中，必須注重配電室位置的有效優化，否則節能作用可能無法發揮出來。

1.3節能性原則

在供配電系統中，變壓器作為主要的耗能設備，在進行選擇時要根據用電量和投資數目綜合考慮。企業大多都是以經濟效益作為最終目的，因此，企業要通過變壓器的回報年限選擇最合理的變壓器。一般來說，變壓器的選擇與建筑的實際用電需求和最佳負荷進行選擇，但是通常情況下，變壓器的負荷要稍大于實際負荷，一般變壓器的負載率不超過85%，這樣才能保證安全[1]。

2.高層建筑電氣工程供配電系統設計要點

2.1高壓配電系統設計

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電量。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，而為了能持續有效地維持供電，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[2]。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。

2.2低壓終端配電箱的設計

低壓終端配電箱的設計需要把開關設備電氣測量儀表和相應的輔助控制設備一同都組裝到半封閉或封閉的金屬柜中，以此來達到電氣接線的多方面要求，形成低壓配電系統裝置，并且運用自動或手動的開關方法來通斷電路。在變電所中，采用儀表測量的方法可以保證每類運行參數得到顯現，還可以對一些電氣參數做有效調節工作，讓它們可以發揮出警告、提醒的作用。除此之外，高層住宅建筑照明配電箱的回路設計要滿足照明系統的基本要求，且在室內每個房間中插座回路需為獨立式的插座回路，對于空調回路要采用獨立式的空調回路。所有的插座回路都要裝上漏電保護的裝置。

2.3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基本保障。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[3]。所以，在設計環節高層建筑的整體架構以及供配電線路的設計方，必須制定清晰的防火報警設計規劃，保證火災報警系統的有效性。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，保證消防系統啟動的及時性。比如，安裝感煙探測器和感溫探測器，實現對所有安全出口、消防通道以及變配電室、發電機房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，制定正確的指令，進而實現供配電系統安全有效地運行和維護。

2.4接地安全保護設計

高層建筑電氣設計應綜合考慮多種因素，其中人身安全是首要的。這里所說的人身安全，不僅是指建筑物內部的工作、生活人員的人身安全，也是指電氣設計、安裝過程中工作人員的人身安全。由于高層建筑樓層相對較高，人員多，一旦發生危險，疏散時間較長。考慮到這一點，通常的高層建筑在電氣設備設計時，都要確保設備具備相應的能夠自動中斷故障點的裝置，這就是我們經常提到的接地保護裝置。作為高層建筑用電安全的重要保障，接地保護裝置顯得尤為重要，它能夠在建筑出現危險的情況下對故障點用電進行及時中斷，在很大程度上保護了人們的生命、財產安全。所以在設計及安裝接地保護裝置時，需要對建筑的多方面因素如地形、電氣設備以及電路保護裝置等進行綜合性的考量，唯有這樣才能有效防止由于外部不利因素造成的電路運行的危險。

2.5變壓器的設計

為了滿足高層建筑整體供配電系統的用電需求，需要盡可能的提升變壓器的可靠性以及安全性，因此需要全面地了解變壓器運行的條件，把系統使用過程中的電能損耗以及用電成本盡可能地降到最低水平。一旦變壓器的負荷率和容量穩定之后，減少若干變壓器的投入運行，并提升使用中的變壓器用電負荷率，便可以達到節能、環保的目的，增大能源的使用效率[4]。由于變壓器存在季節性負荷的情況，使其供電的質量受到一定程度的不良影響，因此可以用專用變壓器來解決季節性變化引起的供電質量的影響，保證其靈活性、穩定性以及經濟性。同時為了防止變壓器運行過程中出現輕載而形成不必要的能源損耗（比如夏天的空調），可以設置專門的變壓器為其供電，降低能源損耗量，將經濟效益最大化。

結束語

綜上所述，高效優化供配電系統是高層建筑電氣設計中的重要要求，唯有這樣要求才能實現用電的可行性、節能性、合理性以及安全性。同時，在高層建筑電氣設計過程中，有效保障供配電系統的安全、穩定運行，并保障其經濟性，進而有效促進高層建筑的長久發展。

參考文獻

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[2]劉潔雅.高層建筑電氣工程供配電系統設計研究[J].通訊世界，2018（11）：97-98.

[3]賈浚辰.高層建筑電氣工程供配電系統設計研究[J].山東工業技術，2018（21）：104.

[4]劉大用.高層建筑電氣工程供配電系統設計研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.

[5]周杰筑.高層建筑電氣工程供配電系統設計的分析[J].建材與裝飾，2018（49）：123-124.