高层建筑电气工程供配电系统设计研究与分析

高层建筑电气工程供配电系统设计研究与分析

王 贺 1 李云吉 2

身份证号码： 21108119911001****

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摘要：改革开放以来，中国建筑业的成就和成就远远超过其他发展中国家，为中国经济建设的不断进步做出了贡献。随着我国社会经济和城市化的发展，为了满足城市居民的需求，出现了大量的高层和超高层建筑。同时，随着科技社会的发展，人们对高层建筑有了新的要求。除了建筑质量好，还要求舒适度高，智能化好。因此，要求我们在高层建筑电气工程建设中把握消费者的使用需求，在满足人们舒适、智能化住宅需求的基础上，充分发挥电气工程功能的优势。

关键词：高层建筑电气工程；供配电系统设计

引言

到目前为止，电力工业的发展已经成为我国人民生产和生活必需的最重要的基础能源，其发展关系到我国整体经济建设的发展趋势。近年来，高层建筑项目越来越多。为了改善建筑物的内部功能，满足人们的需求，在建筑物的设计和装饰中会设置大量的电气设备。在高层建筑的设计和施工过程中，要提高高层建筑供配电系统的设计和施工水平，加强电气设备的控制和科学管理，降低火灾发生的概率。

1高层建筑电气工程供配电系统设计的主要原则

供配电系统是高层建筑机电工程良好发展的基础。承担建筑电气系统的配电，可分为区域变电站和用户变电站两部分。其中，高层建筑供配电系统主要服务于建筑用户和内部用电设备，因此需要保证供电系统良好的稳定性，促进电力系统的整体安全。一般来说，高层建筑相关的供电系统大多采用单向流动的方式，即从供电端到用户端，以保证良好的配电和快速的降压。以便客户端直接使用。由于高层建筑的电流电压在110千伏以内，设计过程中应根据建筑要求进行设计。在合理判断用电量、系统负荷等依据的基础上，考虑各方需求和可能出现的问题，能够有效满足建筑物的使用功能，促进高层建筑实现良好的可扩展性。高层建筑电气工程供电系统设计时，要求符合安全节能的设计要求。在设计过程中，要把节能需求放在首位，对设备进行科学合理的判断，避免能源浪费，加强系统成本控制。同时，应尽可能使用节能材料，减少环境污染。

2高层建筑电气工程供配电系统具体设计

2.1高层建筑供配电设计特点

与其他建筑相比，高层建筑最显著的特点是楼层多，建筑高度在100m以上，对应的供电距离较远。近年来，许多高层建筑的高度往往超过250米，其供配电系统更为典型。高层建筑往往体积较大，单位面积的电力负荷多为80-138VA，通常需要多个10-110kV电源。同时，高层建筑大多比较复杂，具有商业、酒店、公寓、办公室等多种功能。而每种业务模式按照机电设备层常规是分段划分的，所以供配电系统一般是按业务模式划分的。此外，高层建筑对供配电的可靠性要求很高，因此除商用电源外，还应设置柴油发电机作为应急或备用电源。柴油发电机的电压水平取决于其供电距离。

2.2配电干线的选择

母线配电的优点是：线路紧凑、整齐美观、使用寿命长；载流能力上限高；受电端可扩展性好；线路电压损耗小。缺点是：价格较高；母线直线部分与连接器之间的连接安装困难，容易造成连接隐患；在垂直长距离布局中，必须检查和妥善处理竖井的承载能力和建筑物的摇摆效果，连接器必须准确定位。商业裙楼由于建筑高度低，用电负荷调整频繁，商铺室内用电采用母线作为配电干线。对于写字楼来说，建筑高度高，电力负荷很少调整，所以许多项目室内电力的配电干线都使用电缆。

2.3供电系统设计

在高层建筑消防安全设计活动过程中，消防电梯、消防泵、火灾自动报警器、灭火设备、防火卷帘门、火灾事故疏散照明指示灯和排烟装置的负荷供配电必须保证供电稳定和火灾安全。在设计供电方案时，应考虑各种因素，以确保上述设备有两种独立的供电模式。两个不同降压变电站提供的电能可以作为独立的供电点，然后通过两个独立的供电点实现稳定供电。在高层建筑供电系统设计中，在有应急照明或疏散指示灯的地方，应增加逆变器，将电池的直流电转换为交流电。在高层建筑的高压配电系统中，需要采用单母线分段、自投、互备的方式进行配电。电源的连接部分最好采用电缆，电源和照明线最好分开，照明部分采用母线槽配电，动态负载部分采用反射供电方式。对于高层建筑，应使用柴油发电机作为应急备用电源。当一个消防对象中设置两个以上消防设备时，必须保证柴油发电机能够启动所有消防设备。消防设备启动过程中采用分时启动，可避免用电负荷突然增加造成的电流冲击和设备满负荷。至于发电机的选择，燃气轮机发电机体积小，重量轻，不易发生故障，是应急备用电源的最佳选择。

2.4电气设备低压断路器的选择

在现代高层建筑中，由于照明系统、供电系统必须要以低压断路器对主体电器进行控制和保护，所以低压断路器的安全性和可靠性就尤为重要。与传统的保险丝和闸刀相比较来看，低压断路器具有更全面的保功能，能够对当前变电所以及动力照明系统提供最广泛的保护功能根据电源的种类。电气设备低压断路器可以分为直流和交流等两种电路，根据结构类型又可以分为封闭式和框架式两种低压电路。当空气开关中安有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的50-60%，就必须对不重要的用户予以切除，否则就有可能导致电动机烧坏或者是电网电压无法恢复，而这种失压保护会马上启动，造成欠压脱扣线圈在线电压上并联。等到电压恢复正常供电时会吸住衔铁，当电压降至额定电压的50-60%时，吸力没有弹簧的拉力大十衔铁就会撞击锁扣，断开触头，所以低压断路器最主要的目的就是对线路的保护，根据保护对象的不同还可以采取具有针对性的保护措施。例如在变电所所采用的低压断路器中，不仅可以具有低压断路器通用的保护装置，而且还能够具有远程控制的功能，实插座线路上低压断路器的有效安装。

2.5低压配电设备的设计

为了确保能够稳定供电，对于低压配电的部分，可以将照明和动力的配电系统分开安置，消防和防灾的配电系统又单独设置。TN系统有大量接地故障电流流通时，很容易出现线路产生高温而导致起火，所以应该要对在TN系统中PEN和PE线因为故障导致的热稳定性的问题多加注意。解决的办法有以下几种：1.可以采用剩余电流保护器来避免火灾的发生；2.压迫确保短路保护设备和过负荷保护设备出现短路和过负荷是可以进行动作，此外还要确保控制电源的稳定；3.电气设备的绝缘水平必须要符合规范，检查有没有选用无油化设备或者是飞弧距离小、飞弧不致外出的设备；4.敷设方式和导线的选择要科学合理，在线路保护的基础上，保证线的截面要符合在出现故障时的动稳定和热稳定的要求。

结语

高层建筑电气设备繁多，施工环境十分复杂。若不能科学地设置供配电系统，将导致加大电能负荷，引发高层建筑工程供配电系统运转受限，带来经济损失，严重时甚至会发生安全事故。因此，高层建筑电气工程的配电系统设计，要求有效保障电气的安全性，加强建筑用电安全设计，探索低压供配电系统可靠性并给出有效的解决方案，促进电气设备的良好运行。

参考文献

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[2]贾浚辰.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].山东工业技术，2018（21）：104.

[3]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018，4（16）：154~155.