高层建筑电气中低压配电设计

高层建筑电气中低压配电设计

李小勇

中铁时代建筑设计院有限公司

摘要：为确保高层建筑用电系统的安全，对电气系统中低压配电设计要求非常高，结合建筑内部结构及实际配电负荷情况，应完善低压配电系统的设计。

关键词：高层建筑；设计；电气；低压配电

引言

近些年，我国城市化发展较为迅速，促进了各行各业的发展，尤其是建筑行业。很多城市在城市建设过程中，高层建筑被大量建设并投入使用，与一般的建筑相比，高层建筑的内部结构和功能更为复杂，同时高层建筑中电气系统的要求也更高。为了满足高层建筑中电气系统的正常、安全运行，低压配电系统的设计是非常关键的一步，故在设计低压配电系统时应进行深度分析和研究，为居民用电提供安全的保障。

1 高层建筑电气系统设备的特点

1.1 用电设备种类多样化

与低层建筑相比，高层建筑的设备和功能会更完善，故在用电设备方面的种类也比较多样化，为了满足高层建筑的需求，对用电设备的数量要求也比较多，故确保供电系统的安全性尤为重要。另外，高层建筑的功能主要分为商用和民用，且相关用电设备的要求也有所不同，但主要包含了火灾报警系统、供暖系统、监控系统、通风系统及电梯使用等方面，又因高层建筑自身内部结构的复杂性导致用电设备种类也变得更加多样，以满足高层建筑供电系统的正常使用，因此，对高层建筑电气系统中低压配电的设计要求也会比较高。

1.2 用电量大

因高层建筑的用途各不相同，如有写字楼、居民楼、酒店宾馆等，且高层建筑中用户比较多，为了维持高层建筑的正常使用，用电量比一般建筑多很多，使得高层建筑的用电负荷也在增加。此外，楼层越高用电量也就越多，为了满足高层用户的日常需求，如各种家电等，需要配备可长期使用的供电设备，这样就会对低压配电的设计有更高的要求，确保高层建筑中用电的安全性。

1.3 供电要求较高

现阶段，高层建筑中一般存在两个负荷系统，分别为一级负荷与二级负荷，其中前者的要求比较高，为满足高层建筑供电需求对其设计应为两个独立的供电系统，以备应急使用，或其中一个系统出现故障后确保供电系统的正常运行。另外，在高层建筑中为了确保用电的稳定与安全，避免突发情况发生时突然断电，应配备一些应急设备，如应急照明设备等。还有一些高层建筑为商住两用建筑，为了满足商用和居住用电需求，应设计两个供电系统，分别为商业用电和居民用电，同时还要求供电系统的性能符合标准，确保用电过程的安全可靠。

1.4 高层建筑内部系统较复杂

因高层建筑的内部结构比较复杂，为了满足其功能需求，一般会使用多个电气系统，同时不同电气系统还会连接多个子系统，利于用电的管理和控制。为了解决复杂的电气系统管理问题，结合现代信息化技术手段，对其进行自动化控制，为提高电气系统的安全性，还应增加该系统的智能化能力。

1.5 变电系统的复杂分布

在高层建筑用电过程中，因使用的设备有所不同，对其电压强度要求也会不同，为了确保不同设备的正常运行，应安装多个变电系统，同时还应降低电力网络的成本及电缆材料的使用，以确保供电压的合理性变化，保证电流能安全输送。配电设备的占用面积比较大，为了满足高层建筑中各层用户的用电需求，应在地下室、中间楼层、顶层等位置配置相关设备，或配置专门的房间以供变电系统的正常使用。

1.6 设备要求采用防火材料

若在高层建筑中发生火灾等紧急事件，为了确保人员安全疏散，对电气系统设备的材质要求较高，应采用防火材料，确保电气设备不被燃烧，这样能避免发生火灾后保证应急设备的安全运行。另外，在高层建筑配置电气设备时，应采用穿管方式对其铺设，能让其功能发挥出来。

2 高层建筑中低压配电系统的设计原则

2.1 优化原则

在高层建筑中进行低压配电系统设计时，应结合建筑自身的结构和功能特点进行综合分析，实现供电效能优化的原则，设计出一套线路简洁、用电安全的配电系统，避免多个线路交叉重叠，同时在电量负荷状态下，依然能满足用电需求，应合理规划备用容量。此外，设计整个高层建筑的低压配电系统时，应为其安全性考虑，故设计的线路之间应保持也一定的安全距离，且使用的线路具有一定的绝缘强度，避免电流输送时出现用电故障；同时还应对配电系统配置安全系数高的防雷击设备，确保雷雨天气的用电安全，另外，该设备还应有一定的防静电效果。

2.2 高效原则

高层建筑中的用电设备种类比较多，为了确保配电系统使用的科学性和高效性，应在设计时提高用电效率，避免造成电能浪费，故可将配电系统相应设备放在用电量比较大的地方，还可结合实际用电负荷情况设置符合建筑的配电设施，还可配置多个供配电中心，将电能合理科学地分配，可节约电能，还可减少电缆交叉重叠的情况发生，避免线路混乱无序，造成电缆材料的浪费；另外，在设计供配电系统时，应将供电负荷均衡分配，利于整个系统的安全运行，同时还能提高电能的利用率。

2.3 安全原则

在高层建筑的电气系统设计中，安全原则是必须优先考虑的问题，只有在设计方案安全的前提下，才能确保供配电系统的正常运行。为了保证低压供配电系统的安全，对其线路的优化是非常重要的，故在铺设线路方面应与建筑的内部结构及性质对用电设备进行合理的分布，还需考虑建筑整体功能，合理设计整体线路布局，以确保配电设备放在用电负荷较大的地方；另外，还需结合设计方案合理选择配电线路的布局结构。在实际供电过程中，为了确保整体布局的安全性，还需运用先进技术和理念采用新型设备及工艺等，改善高层建筑配电系统中影响因素，同时还应避免其他不稳定因素的发生，加强整个配电系统的安全性。

3 高层建筑电气中低压配电的设计思路

3.1 确定供电系统负荷等级

在高层建筑电气系统中，一般情况下，低压配电中负荷等级可分为三级，其中，一级是在供电时，因某些原因导致供电突然中断，引起重大的经济损失，该等级的负荷主要用于应急设备，如应急照明灯、消防风机等；二级是在供电时，因某些原因导致供电突然中断，引起较大的经济损失，该等级的负荷用于生活水泵等；三级是在供电时，导致突然中断供电引起的除了一级和二级以外的所有负荷。供电负荷等级对商业用电和居民用电的算法不同，故还需考虑高层建筑自身的类型进行合理设计，确定设计的低压配电系统能合理承受用电负荷，避免造成电能浪费及事故发生。

3.2 供配电的电压设计

在设计高层建筑电气系统时，对电力负荷的要求普遍较高，但对一级电力负荷容量要求比较小，故在电压设计时，应结合建筑电气系统的实际电力负荷情况进行合理设计，以满足不同用户的用电需求。在高层建筑电气系统中低压配电一般选择380/220伏特的电压，而高压电源一般选择10千伏，即能满足用电负荷容量需求。

3.3变电设备布局的合理性

对整个高层建筑的用电负荷及分布情况进行分析，将变压设备进行合理的分布，并确定其数量与位置，变压设备最好选择70%-85%的负荷率，且线路半径不超过200米；如果建筑的低压配电电容量高于401千瓦，其线路相隔至少为250米，还需考虑建筑的实际需求对变电设备进行调整，确保变压设备符合高层建筑的实际需求。在一些高层建筑中，一至三楼多为商业用电，为了将商业用电和居民用电分开，可将变电设备放在高层建筑的负一层，这样利于变压设备的安装及商业用电的安全使用。

3.4接地保护设计

在高层建筑用电过程中，为了保证人身及财产安全，往往会在电路出现故障时，设置为自动断电模式，或安装接地保护装置，利于高层建筑的用电安全。

在设计建筑接地保护设施时，应结合建筑自身特点及电力情况进行，还需考虑相关电气设备的使用情况、接地形式等对接地保护设置方式进行设计。为避免高层建筑的电气系统受外界高压的影响，采用任何一种接地保护方式，均与总等点位相联。常见接地保护模式分为三种，即TN、TT和IT，不论选择哪种接地保护模式均需结合实际情况选择最合理的一种。

4 结束语

综上所述，在设计高层建筑电气中低压配电系统时，应结合整个建筑的内部结构特征及实际用电等因素进行综合考虑，并遵循高效、安全等原则对该系统进行设计；设计低压配电系统时，还需考虑建筑供电系统负荷情况对其进行分级，同时还需对供电电压和变电设备布局进行合理性的设计，另外，为了提高建筑用电的安全性，还需结合实际情况设计合理的接地保护方案。该系统的设计不仅应满足高层建筑的用电需求，还能确保发生任何意外的情况下，提供相应的应急用电设备，以确保人身及财产安全，或将损失降至最低。在设计高层建筑电气中低压配电系统时，还需结合现代先进的技术手段对设计方案进行优化，制定出最安全的用电系统。

参考文献：

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[2]曾锐浩. 高层建筑电气中低压配电设计探讨[J]. 居业,2018(1).

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