高层建筑供配电系统的设计方案及其可靠性分析

乔莎　孙宇

【摘 要】 社会繁荣与发展的表现形式之一就是社会的建筑物标志，它反映了一个社会发展的先进性程度和安全性程度。在建筑功能设计的过程中，电气设计中的低压配电系统是其中的关键性构成，供配电系统的设计关系着整个建筑物的电气安全，也是建筑电梯、照明及泵房等设施安全运作的有力支撑。为了保持用电设备的供电安全，设计者要进行供配电系统的整体安全设计，制定出切实可行的方案，以保证高层建筑的安全。

【关键词】 高层建筑；供配电系统；设计；安全

我国城市化建设的规模和速度都在不断地加快，高层建筑正在以日新月异的变化冲击着我们的眼球。纵深化、立体化的高楼设计成为了现代建筑发展的潮流和趋势。人们在享受这种现代化和优越的居住条件的同时，也逐步感受到高层建筑相关配套设施的重要性、安全性和可靠性。因此，供配电系统的正确设计，是确保高层建筑正常使用的前提。保证高层建筑的供配电系统的安全和可靠，对于提升人们的生活质量，满足人们的正常居住和日常生活的需要，起着至关重要的作用。结合我国现行高层建筑的结构特点，本文重点剖析高层建筑对供电系统的紧迫需求，并对供配电系统的设计进行相关的分析。

一、我国高层建筑的结构布局特点

1、结构跨度大的复杂布局。随着科学技术水平的不断发展和提高，同时为了解决城市化进程中土地紧缺等问题，城市建筑正在向高、深的立体空间进行纵深发展。高层建筑在空间的纵深拓展上，尤以空间跨度大为显著特点。这些立体空间的结构对管线的布局提出了更高的要求，这也为供配电系统提出了更高的技术难度和要求。

2、功能多样化的新型特点。纵深向发展的高层建筑应用了多元化的技术，它为高层的住户设计了多功能的使用空间，包括地下停车场、地上的裙房以及其他配套设施。这些多功能的、便利于居民的功能设施对电力系统提出了更高的要求。在满足居民生活用电的同时，还要保证各种功能应用的电力需求，以持续安全的电力供应满足功能齐全的设施与配套设备等。

3、用电设备的多元化体现。在现代科学技术、电力设备不断更新和改革的新时代下，高层建筑内配备了更多、更广的电力设备。这些设备成为高层建筑主要的电力设施。为了满足这些设备的安全需要，许多建筑增设了安防监控系统，于此同时，更多的高层建筑配备照明电力储备设施、暖通系统等设备。这些设备都需要建筑的供电系统提供电源，同时这些多功能的用电设备也对高层建筑的结构设计更高的要求。用电设备的多元化已逐渐成为了高层建筑的必要趋势。

二、相关供配电系统在高层建筑中的应用

1、保证双电源独立发挥作用的供配电系统。高层建筑物立体空间的纵深化，给消防电源提出了更高的要求。为了保证高层建筑消防安全的需要，其投入了自动控制的独立型配电系统，这是一组专用的区别于正常电源而独立存在的系统。它可以保证中断供电时的电源供应，在发生意外火灾的紧急情况下，这种系统可以自动切断非消防电源，实施分段供电，以保证消防负荷用电的需要。

2、配备应急用的发电机组系统。为了保证高层建筑在紧急情况时的用电，通常都备有发电机组，这种自动控制的系统可以有效地保证中断供电时间为15s以上的供电。但是，一旦这种备用发电机组出现了回路故障，那么在这回路故障时间里，依旧无法保证供电。

3、UPS的供电系统。为了保证高层建筑主要供电“首脑”的正常使用，不间断电源装置UPS可以有效地保持连续供电，这种UPS的持续供电系统为高层建筑的消防用电提供了可靠的保证。

三、高层建筑供配电系统中重要电路、工艺的设计

1、布置合适的变配电所位置。城市化建筑的高层化、纵深化特点，使高层建筑的结构布局紧凑，为适应其配套设施的负荷用电需求，变配电所应布置在大型电机设备的附近，用最短距离的回路，获得最大的用电效益。其布置的原则主要把握以下几点：在远离尘、雾以及腐蚀性气体的场所；便于大型设备吊装、运输方便；便于进出线；不应设置在地势低洼和可能积水的场所，并且，可设独立的变配电所以供居民小区使用。

2、選择专用的变压器设施。在现代化的高层建筑中，单台容量大于1600KVA的变压器，由于其供电范围和供电半径太大，对断路器等设备要求严格，其已经不适合时代的需要。随着电气技术的发展和应用，专用的变压器在我国的高层建筑已经得到广泛而普遍的使用，它可以随着空调机组的分组而进行调节，灵活而自动，最大地适应了高层建筑的用电需求、同时也提升了经济效益。

3、电源的电压等级以及主接线形式。在高层建筑设计中，主电源电压等级是首要考虑的因素，一般来说，10kV的电源电压是我国普遍采用的电压等级，结构简单的单母线制也适于高层建筑的主接线，这是由于单母线制的结构比较简单，这种简单化的特点使系统的主接线投资成本低，同时也能满足高层建筑的需要，从而得到广泛应用。

4、高层建筑的负荷分级。高层建筑因为其不同的等级，用电负荷的等级也不尽相同，由于高层建筑复杂的设计结构，大多采用一级或者二级电力负荷，当高层建筑的负荷等级为一级时，其消防用电的系统要采用独立专用供电系统，并严禁将其他负荷接入其专用供电系统中。发生火灾之时，专用的供电系统可以自动切断非消防负荷；当高层建筑的负荷等级为二级时，消防负荷供电系统要采用双回路的电源系统保证其供电。另外，如果需要双重消防电源，就将任一回路作为主电源，在发生异常时，另外一组电源投入使用，以保证其不间断供电。

5、高层建筑中供电线路的可靠性敷设。高层建筑的纵深化和立体空间化特点，其布线系统要保证供电线路安全，其线路敷设路径要远离外部热源、灰尘以及腐蚀性或污染物质等，以免这些因素对布线系统带来损害。在高层建筑施工的当中，尤其要注意在线路敷设的过程中，施工方要考虑建筑物的热胀冷缩特性，以及外界的冲击和震动等不可控的影响因素对线路造成破坏；要满足自动切换装置规范标准，确保用电设施的回路正常供电。同时，在布线过程中，要在配电间设置配电箱，以备应急时使用。

四、结束语

在现代化、城市化的发展进程中，高层建筑成为了发展趋势，它对合理节约城市土地资源、提升人们居住的生活质量和水准，起着越来越重要的作用。在高层建筑的配套设施中，供配电系统是其关键的环节，同时实现该系统的自动化也是一个复杂过程。设计与施工过程当中，参与者不但要在建筑施工中考虑布线与建筑结构的关系，而且还应满足相应的负荷等级要求；针对不同建筑物的类别和特点，还要兼顾布线成本和经济效益；全面考虑高层建筑的跨度和结构等因素，以及外界不可控的外应力因素等。设计人员应对建筑的供配电系统的进行合理布局和回路设计，用安全可靠的供配电系统保证人们的居住安全和用电安全、消防安全。

参考文献：

[1]叶书明.针对高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].民营科技.2014（08）

[2]祝伟.关于高层建筑低压供配电系统设计的研究[J].科技创业家.2013（22）

[3]金建中.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨[J].中外建筑.2008（02）

[4]李藤强.高层建筑供配电系统的设计[J].铁道运营技术.2001（02）