高层建筑供电系统设计的探讨

摘要：在高层建筑设计中，供电系统设计是重要的组成部分。做好这部分的工作，是保证建筑正常安全使用的前提。文章将就高层建筑的供电系统的设计进行相关的探讨。

关键词：高层建筑；供电系统；设计方法

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: in the high-rise building design, power supply system design is an important part. Do this part of the work, to guarantee the safety of the building use normal premise. The article on high-rise buildings of the power supply system design for related discussion.

Keywords: high building; Power supply system; Design method

随着高层建筑的不断增多，关于高层建筑的设计理念也在不断的发展，特别是对其中的供电系统的设计更是要求颇高。在现代社会，电力供应是每个建筑都必須要解决的问题，高层建筑更是如此。下文将就负荷计算、供配电选择等方面进行探讨。

一、负荷计算

供电系统设计的最基本的部分是负荷计算，也是高层建筑供电系统设计的重要部分。按发热条件选择电气设备的依据是计算负荷，同时也是计算电压损失和功率损耗、电能消耗量和无功功率补偿的计算依据。通常情况下，一二级负荷的计算负荷，是用来确定备用电源或应急电源的容量的。

季节性负荷的确定用以从经济运行条件出发选择变压器的台数和容量。准确地进行负荷计算，是合理选择电气设备、节能和节约投资等的重要依据，特别是在高层建筑内，用电设备多、用电量大，合理科学的符合计算意义重大。

但是在高层建筑的用电水平和变压器装机容量等是各不相同的，因为在高层建筑里，不同功能、级别、服务对象、地理位置、社会条件、设备工艺设计等都可能会对其产生不同的影响。所以，确定一个准确的计算负荷是较为复杂的。特别是在设计的初步阶段，大部分用电设备根本没有准确的原始数据。因此，设计人员在在进行负荷计算的时，必须要根据工程的具体情况，借鉴国内外的工程经验，在合理分析的基础上，计算出较为科学的计算负荷。

（一）高层建筑的电力负荷分布特点

通常情况下高层建筑的电力负荷可以分为三类：照明、空调和一般电力。其中照明电价包括负荷照明、电热和空调负荷，而一般电力负荷为非工业电力电价负荷。空调负荷包括：空调用制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、新风机组、空调器等等，一般电力负荷包括电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅炉房设备、防排烟风机、正压风机、服务业的厨房和洗衣设备等等。

在高层建筑中，空调负荷大约占总用电负荷容量的一半，是大宗用电。但这不意味着其分布是一致的，因为在不同功能的高层建筑中，照明、空调和一般电力这三种负荷的分布不相同的。

对于旅游宾馆而言，其配套服务设施一般都是比较齐全的，厨房和洗衣房以及电梯用电等负荷也比较大，而客房的照度要求较低，所以照明负荷较小。因此，旅游宾馆类建筑的照明、空调和一般电力这三种负荷的分布大致为：照明负荷占20％一30％，空调负荷占35％一45％，一般电力占35％一40％。

对于办公、综合楼建筑而言，办公用房和商业用房比重大，同时办公室和营业厅对照度有较高要求，所以，与宾馆类建筑相比，其照明负荷比重更大。相反地，厨房等服务用房的减少会让使般一电力负荷的比重下降。一般，办公、综合楼类建筑的照明、空凋和一般电力这三种负荷的分布大致为：照明负荷占30％一40％，空调负荷占35％一45％，一般电力占30％气35％．

对于高层住宅建筑而言，电力负荷和照明负荷都比较小。通常情况下，住宅类建筑的照明、空调和一般电力这三种负荷的分布大概是：照明负荷占15％一30％，空调负荷占50％一65％，一般电力占15％一25％。

（二）高层建筑电力负荷计算

单位指标法和需要系数法是高层建筑电力负荷计算的主要方法。单位指标法通常情况下，主要是用于方案设计阶段进行负荷的估算，同样用于住宅建筑的施工图设计阶段的负荷计算和用于对施工图设计结果的评价、需要系数法用于初步设计和施工图设计阶段的负荷计算。

二、配变电所主结线的确定

（一）供电电源的选择

因为一二级负荷的比重相当大，所以在高层建筑中对供电的可靠性要求很高，因此，通常都要求具备两个及以上的供电电源。为了保证满足供电可靠性和经济合理性的要求，在确定供电电源时需要考虑的因素主要有：建筑的负荷级别、用电容量、用电单位的电源情况和电力系统的供电情况。而根据当前我国颁布的相关规定，一级负荷必须要有两个电源供电，主要目的是保证一个电源发生故障时，另一电源还可以运转，确保电源不会同时受到损坏。

在一级负荷容量较大或有高压用电设备的情况下，应该选择两路高压电源。如果一级负荷容量不大，则可以优先选择从电力系统，或者临近单位取得第二低压电源时，可以选择应急发电机组；如果一级负荷只是为照明或电话站负荷，应该选择蓄电池组当作备用电源。当然，应急电源一般是选择独立于正常电源之外的发电机组、供电网络中的专门馈电线路或蓄电池。

在设计二级负荷的供电系统时，应该以当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电或中断后能迅速恢复供电为主要目标，如果有条件，还可以由两回线路供电，当然在负荷较小，或者条件困难的地区，可以用—回6kV及以上专用架空线路供电；如果采用电缆线路时，电缆段可以由两根电缆组成，并且保证每段电缆应能承受二级负荷的100％，同时互为热备用。一般来说高层建筑供电方案有以下两种：

（1）0.22／0.38kV低压电源供电

这种供电方式的特点是：电力负荷较小，可靠性要求低。这就可以从大楼邻近变电所取得足够的低压供电回路。商品住宅楼、单位内的办公楼或住宅楼、学校教学楼等，一般都采用这种供电方式。由这种方式供电的高层建筑。例如，上海雁荡大厦是上海对外机构和外商用于办公和居庄的综合大楼，总容1582．8kW，从邻近的2×1000kVA地区变电所用电缆引入6路低压电源。

（2）一路10(6)kV高压电源、一路0．22／0．38kV低压电源供电

采用这种方式供电的建筑一般多为电力负荷较小、可靠性要求稍低的建筑。比如商住楼和单位内的办公楼等。因为，这种供电方式很难用于取得第二高压电源，尽管能取得第二高压电源，但是其在经济上不合理。

三、节变配电设备选择

（一）变压器选择

因为高层建筑用电量大，从减少电能损失的角度上看，供电必须要深入负荷中心，所以，现在一般的高层建筑的配变电所，大都是设在高层建筑的主体内，而一般又是设在地下层。如果楼层比较高，特别是那些超高层建筑，还应该把变电所进行分层分区设置，可以布置在大楼的顶层，中间层。因为，高层建筑的防火等级要求很高，因此，从满足防火要求的角度出发，在高层建筑中，通常是选用环氧树脂浇注干式变压器，也可以选用六氟化硫变压器、硅油变压器和空气绝缘干式变压器。

在选择变压器的台数时，应该要从负荷特点、用电容量和运行方式等条件进行综合考虑。因为高层建筑中一级和二级负荷较大、空调制冷负荷的季节性变化大，同时高层建筑的总用电量大。因此，在正常情况下，高层建筑的配变电所中部，必须要设置两台或者两台以上的变压器。

在变压器的容量的选择上，必须要按计算负荷来选择，而对于两台变压器供电的低压单母线系统而言，当两台变压器采用一用一备的工作方式时，低压母线上的全部计算负荷，是确定每台变压器的容量的依据；如果两台变压器是互为备用，在正常时每台变压器负担总负荷的一半左右，以确保一台变压器出现故障时，另一变压器可以顺利有效的承担全部负荷中的一二级负荷，满足一二级负荷的供电可靠性要求。

（二）高压配电设备选择

如前所述，配变电所一般都是设在高层建筑的主体内，所以，为了符合防火标准，高压开关设备通常都是选择真空断路器、SF6断路器、负荷开关加高压熔断器。如果高压配电室不在地下室，但是布局可以满足防火要求，那也可采用性能优良的少油断路器。在高压成套配电装置中，一般可以选用手车式。当然，在选择电器设备时，必须要满足正常运行、检修、短路和过电压等因素的正常要求。

四、结束语

总之，要做好高层建筑供电系统的设计，就需要设计人员对高层建筑的特点有客观的认识，从而结合供电系统的特点，设计合理的电力供应系统，以此保证建筑的电力供应，实现高层建筑的供电安全。

参考文献：

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作者简介：张梅，女，湖北嘉鱼人，助理工程师、 学士学位，从事建筑电气设计工作。