高層公共建筑供配電系統設計要點與施工管理要點分析

鄧志樂

甘肅省建設設計咨詢集團有限公司，甘肅 蘭州 730000

0 引言

高層公共建筑的高層風力較平地更大，同時還需要面對溫度下降問題，使用傳統的供配電系統很可能會引起用電故障。供配電系統的設計和施工人員需要及時調整電力供應方式，并調整供配電設計和施工方案，以降低高層公共建筑供配電系統施工和應用過程中的安全風險，提升供配電系統整體效益。

1 高層公共建筑的特征

1.1 結構跨度大

城市建筑的高度和深度較以往都有了明顯的增加，特別是在空間上，高層公共建筑的縱深拓展有了明顯的改進，其空間跨度更大，更具備立體性。這對供配電系統管線布局提出了更高的要求，供配電系統設計人員需要根據建筑特點調整各類管線的布置和連接方式，保障供電穩定性[1]。

1.2 功能多樣化

與傳統建筑相比，高層公共建筑的功能更加多樣，其縱深發展為高層住戶提供了更加多樣化的使用空間，除了使用地上的裙房和配套設施，群眾還可以使用地下停車場等。高層公共建筑的功能布局更加合理，能夠滿足居民的各項生活需求。上述功能的實現與電力系統供電穩定性之間密切相關，供配電系統設計人員需要結合居民生活用電需求和各類功能用電需求進行綜合設計，為相應設施和配套設備的平穩運行提供電力保障。

1.3 用電設備多元化

為了更好地保障用戶生活，高層公共建筑內部配備了更加多元化的電力設備，特別是安防監控系統和暖通系統等，為用戶生活提供了便利，也為用戶安全提供了保障。上述系統的運行需要供配電系統為其提供電源，供配電系統設計人員需要設計相應的用電設備配電方案。

2 高層公共建筑供配電系統設計要點

2.1 保障電源穩定性

高層公共建筑中居住的人口更多，其用電時間和用電需求等也更加集中，這對供配電系統的運行穩定性提出了更高要求。一般來說，供配電系統設計人員會設計雙電源共同配電方案，以滿足一類和二類負荷的用電需求，必要時還應當準備柴油發電機組來保證應急供配電系統的穩定性。發生火災等突發事件時，為提高樓內人員疏散有序性，設計人員應當在應急疏散通道等位置裝設疏散標志燈和應急照明燈等，并調整高低壓開關柜和設備元器件等的型號，以此保證整體供電穩定性。

設計人員應當對高層公共建筑供配電系統的正常工作電源和應急電源進行雙向優化，使其可以滿足獨立配電要求。在此基礎上，一方面，設計人員應區分電力供電和照明供電，并為其設計相應的電源配電系統，保證在出現故障后，應急電源系統可穩定供電[2]。另一方面，供配電設計人員應當加強對消防用電的重視，保證在出現火災的第一時間，應急電源系統可以支持消防用電等一類負荷恢復正常運行。在對二類負荷展開優化設計時，設計人員要重點調整兩個回路間的供電切換方式，并適當控制低壓配電級數，避免重要負荷超過二級。

2.2 合理設計供配電網絡

設計高層公共建筑低壓配電網絡時，設計人員一般會應用混合式配電系統，在裙樓和地下室等區域應用放射式配電模式，在建筑主體區域應用樹干式與放射式結合的配電模式。設計人員在設計過程中主要使用封閉母線、絕緣線穿刺線夾和預分支電纜三種裝置來保障樹干式配電模式的穩定運行，并根據高層公共建筑的樓層數和用電負荷來調整干線配電，可有效提升供電穩定性。

2.3 注意通風和防火

設計高層公共建筑供配電系統時，設計人員應當靈活調整變配電室和配電箱的布置區域，如在豎井內部或周邊區域安裝配電箱、在地下室等主要負荷區域設置變配電室、選擇風冷式機組作為備用發電機的主要組成設備等，可有效改善變配電室的通風和冷卻效果。為提升供配電系統的防火性能，設計人員應當安排施工人員使用真空斷路器、環氧樹脂澆鑄的干式變壓器來組成供配電系統，避免使用油浸等方式增加變壓器火災隱患。

2.4 明確供電電壓

為了保障供配電系統的穩定性，設計人員必須加強對供電電壓的重視，根據電力負荷、供電線路的長度和回路數等來確定供電電壓的變化范圍，并據此設計綜合供配電系統。部分高層公共建筑的功能比較單一，一級負荷較小，在設計供配電系統時，設計人員可以根據需要調整兩路電源和應急發電機組的組合供電方式，也可以設置獨立的10 kV高壓電源，并將電源引到建筑的變配電室中[3]。在設計低壓配電時，設計人員可以使用柴油發電機來配合380/220 V供電模式，保證供配電系統發生變化時，電力設備用電正常。對于有特殊用電負荷要求的高層公共建筑，供配電系統設計人員應當做好柴油發電機組存放和使用方式的設計，以保障供電穩定。

2.5 設計負荷等級

高層公共建筑供配電系統設計人員在設計過程中應當重視建筑的供電負荷，根據用電負荷等級進行下一級的設計，實現限制分級的目標，以保障高層公共建筑供配電系統的運行穩定性，同時減少供配電系統的電力支出，節約電力成本。在設計過程中，設計人員必須加強對建筑物級別和用電負荷性質的重視，并據此來確定建筑的一級負荷用電和二級負荷用電。當前，高層公共建筑負荷等級設計主要應當滿足以下三方面要求：（1）在一類高層公共建筑消防用電中，需要保障供電穩定性；（2）在二類高層公共建筑消防設施和設備中，應當根據二級負荷設計供配電方案；（3）在超高層供配電系統設計中，應當根據一級負荷的具體要求開展供電負荷設計。

2.6 高低壓供電設計要求

（1）設計高壓供電時，設計人員一般通過單母線分段的方式保證電力系統的穩定性。兩段母線互為備用，在出現問題時，任一臺變壓器可帶所有一、二級負荷。轉換高壓配電室和變壓器時，設計人員一般使用放射式的方式調整其電纜配電，并在變壓器高壓端設計獨立開關，保證開展檢修工作時，電路中斷不會對主電源造成影響，也可保證檢修人員安全。（2）設計低壓用電時，設計人員一般以保障建筑正常用電為目標，根據不同負荷級別設備用電要求調整設計方案，以保障各類設備在正常供電和故障情況下都可以正常運行。（3）設計動力系統和照明用電系統時，設計人員應當充分考慮國家電費標準，對動力用電和照明用電分別安裝電表，以分開計價；設計人員在設計過程中應當加強開關管理，在各級開關處添加斷路器，避免設備越級跳閘。（4）高層公共建筑一般都配備了電梯，供配電系統設計人員應當根據電梯特性為其設置專用電纜，并為其配備雙電源切換開關，確保在出現故障之后，兩路電源可以自動切換，保障電梯正常運行，為后期電梯故障維修提供必要保障。（5）供配電系統設計人員應當加強對國家標準的重視。在設計過程中嚴格按照一級負荷用電和二級負荷用電的相關要求展開差異化設計，確保在某一條供電線路出現問題時，其余各路供配電系統可以正常使用，以減輕設備和線路損耗。此外，設計人員也應當合理控制配電級數，將其控制在三級以內，降低出現安全風險的概率。

2.7 重視供電線路安全設計

配電系統設計人員應當充分考慮高層公共建筑的特性，結合其環境特征確定線路敷設方式，保障供電線路使用效果。在高層公共建筑外部，應當充分考慮周邊熱源、灰塵及腐蝕等對供配電線路排線系統造成的影響，科學設計供配電系統施工方案，降低線路敷設過程中建筑伸縮、沉降等外力因素對線路的損害。同時，設計人員應當加強對消防用電線路設計的重視，選擇專用供電回路來保障高層公共建筑消防電梯、消防控制室及防排煙風機等設備的供電穩定性，在最末級配電箱位置安裝自動切換裝置，將外力對供電線路穩定性造成的影響降到最低。

3 高層公共建筑供配電系統施工管理要點

3.1 電纜敷設及隱蔽工程驗收要點

（1）重視線路敷設和接線方式。在高層公共建筑供配電系統電纜敷設工作中，施工人員應當重視線路敷設和接線方式，根據電纜下料確定配管方案，盡可能應用PVC管提升供電線路的抗腐蝕能力。（2）重視防水工作。施工管理人員應重視電纜敷設階段的防水處理，根據敷設施工監管規定驗收其防水效果。同時，引導施工人員根據線纜的使用方向做好相間線的處理工作，降低后期出現保護性錯接問題的概率。在接線施工時，施工管理人員必須引導施工人員調整包扎和切割工藝，并及時清理線纜上的雜物和毛刺，以保證電纜電阻的預期應用效果。（3）做好電纜整體和分段檢查工作。根據電纜的使用要求檢查其合格證，避免電纜的規格、型號、長度等偏離設計預期。管理人員也應當強調電纜的規范使用，避免施工人員在施工過程中出現代用電纜問題[4]。（4）檢查電纜的外觀和電纜分割后的端頭等，避免砸傷等機械性損傷影響電纜的運行穩定性。同時，施工管理人員還應當及時組織施工人員做好電纜端頭密封工作，降低電纜頭氧化問題出現的概率。（5）落實定期巡檢制度。根據電纜的使用要求和電纜鋪設檢查要求，定期開展檢查工作，確保電纜的安裝位置和原材料等符合配電系統施工規定[5]。

3.2 重視電氣火災監控系統施工

在供配電系統施工中，施工管理人員應當與設計人員充分溝通，讓相關設計能夠引導施工技術人員重新認識電氣火災監控系統，并根據電氣火災監控系統的實時監控特點將其與火災自動報警系統進行區分。火災自動報警系統主要用于火災發生后，系統通過聲音和光線發出警報；電氣火災監控系統可以在火災還未發生時發現火災隱患，并通過報警等方式引導相關管理人員進行處理，消除各類火災隱患。施工管理人員在電氣火災監控系統安裝過程中應當科學選擇設備型號和設置系統報警值等，避免設備受到電池的影響而出現誤報警等問題，提高系統的應用水平。

3.3 優化智能照明系統

在高層公共建筑發展過程中，智能照明系統的應用范圍逐漸擴大。與傳統照明系統相比，智能照明系統可以遠程控制燈具的開關和亮度，并根據不同的場景需要進行預設置，在后期有需要時，只需要輸入相應的場景即可完成照明系統切換工作。智能照明系統還可以和樓宇智能控制系統聯網，為監控系統等的正常運轉提供照明支持。施工管理人員應當充分認識智能照明系統的實用性，在此基礎上調整智能照明系統的控制器、系統結構及系統容錯措施等，制訂各類電路的設計和保護措施，提升系統的運行穩定性。

3.4 做好防雷接地系統施工

與傳統建筑相比，高層公共建筑投入使用后遇到雷擊等問題的概率較高，因此供配電系統施工團隊必須做好防雷接地施工。（1）施工人員應當嚴格按照施工圖紙要求，快速確定避雷帶的焊接位置，做好防銹和防潮處理工作，保障避雷帶焊接穩定性，降低凹凸等問題的出現概率。（2）施工人員應當加強對防雷接地處理效果的重視，避免在接地排和接地線中間出現阻礙。（3）施工人員應當根據設計要求合理確定接地極位置和環境，并及時就二者特點做好防腐處理，保障焊接穩定性。

4 結束語

隨著高層公共建筑數量越來越多，供配電系統設計和施工人員需要根據高層公共建筑的特點，及時調整供配電系統的設計和施工方案，將高層公共建筑中的照明系統和供配電系統等安裝到位，并做好各類線路敷設工作，提升線路走向的規范性，減輕線路敷設不合理、供電電源不穩定等對高層公共建筑正常運行造成的影響。根據高層公共建筑的功能發展方向，及時調整各類供電設備和供配電系統等，為人們提供更加舒適的工作和生活環境。