高层建筑电气中低压配电设计

朱玉滢

摘要： 低压配电系统设计是高层建筑电气设计中的最关键部分和环节，其设计关系到整个建筑的用电的各个环节。作为整个建筑的动力源，低压配电设计的好坏直接关系到建筑系统各个功能的实现。尤其对高层建筑一旦低压配电系统设计的不合理，施工中私拉乱扯形象比较突出时往往会对整个建筑产生较大的安全隐患。对于高层建筑来说，其配套的电气设备和功能有更多更高的要求尤其对智能化建筑来说其更是离不开配电系统的支撑。往往高层建筑由于其用电设备多样复杂导致其配电系统设计也变得极为复杂。要保证高层建筑的用电安全其实质和核心是保证低压配电系统的安全。而一个系统只有从设计上做到安全才算是本质安全。

Abstract： Low voltage power distribution system design is the key part of high-rise building electrical design. Its design is related to all aspects of the building's electricity. As the power source of the whole building， the low voltage power distribution design quality is directly related to the realization of the function of building system. Especially for high-rise building， once the low-voltage distribution system design is unreasonable， private pull disorderly pull will cause great potential safety hazard for the building. For high-rise building， there are more and higher requirements for the supporting electric equipment， especially for intelligent building， whose distribution system is inseparable from the support of power distribution system. Because the electrical equipment of high-rise buildings is complex， its power distribution system design also becomes extremely complex. The essence and core to ensure the safety of the power of the high-rise building is to ensure the safety of low-voltage distribution system. A system is intrinsically safe only when it is safe right from the design.

关键词： 高层建筑；低压配电设计；建筑电气系统

Key words： high-rise buildings；low voltage power distribution design；building electrical system

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0049-02

0 引言

高层建筑一般除了比较高大以外，往往还具有建筑面积大、用电设备多、结构功能复杂和智能化程度高等特点。另外高层建筑的对质量和安全有更高的要求，加之其用电设备多、设备复杂、耗电量大等，对电气供电可靠性提出了更高的要求。

1 高层建筑电气设备的特点

1.1 用电设备种类多 高层建筑对功能的要求更多也更完善，如给水排水系统、制冷与采暖设施、火灾报警与消防联动系统、监控系统、智能安防与电子巡更系统、电梯系统、通风系统、建筑智能化和网络系统等。正是由于其功能要求越来越多，所以其用电设备也变得越来越复杂。

1.2 用电量大，负荷密度高 高层建筑用电负荷多、负荷密度大。据综合统计发现，高层宾馆、商住楼等高层建筑其负荷密度均在60W/m2以上，有些甚至高达150W/m2。即便对于高层民用住宅和公寓，其负荷密度也往往高达25～60W/m2。

1.3 供电可靠性要求高 高层建筑其用户也必定较多，因此其对用电可靠性要求也相对较高。其中存在着大量的一级负荷和二级负荷。一级负荷一般用电为2套独立的供电系统，保证一套供电系统出现故障时另一套供电系统能够可靠供电，除此之外往往还需增加一定的应急电源如柴油发电机等供电设备，以保证供电可靠性。

1.4 电气系统复杂 高层建筑供电系统复杂。由于高层建筑往往有更多更高的功能要求。因此其电气子系统繁多，且各个子系统相互交联，复杂程度高。例如供电系统上为保证可靠供电我们可能会采取双母线分段系统供电、消防联动系统可能会把烟雾、温度、消防系统等各个系统集成在一起而实现自动消防联动系统。同时为了提高设备管理水平、减少人力资源浪费，高层建筑往往对设备自动化、智能化要求较高。

1.5 变配电系统分散复杂 高层建筑因其用电量大，用电负荷分散，往往采用多个配电中心的方式进行负荷分配。一是为了更好的供电，二是可以节省电缆材料。其变配电室往往分布在整栋建筑的多个地方如地下室、大楼中间和顶层等。且监控系统、配线间、消防控制中心等都需要占用一定房间。另外在电梯旁往往还设置一定的竖井和各层的配电小间。endprint

1.6 设备与线路的防火要求 高层建筑对防火要求较高，一旦发生火灾处理起来相对困难。因此高层建筑防火等级要求较高，应尽可能的多使用阻燃材料，电气布线合理、电缆敷设应尽可能的多穿管，对于易损伤处更应该做好防护。同时对于电缆口应用防火胶泥做好封堵。

2 高层建筑对供配电系统设计的要求

现代化的高层建筑集娱乐休闲、办公、商业等功能与一身，其多元化的功能要求决定了与之配套的设备及现代化设施提出了更高的要求。对于低压配电系统的设计往往是整个高层建筑设计多功能要求的前提。在更好地提高系统的自动化和智能化基础上优化供配电系统设计对一个高层建筑电气设计师提出了更高的要求。在整个供配电系统设计上首先应提高系统的供配电可靠性，因此设计人员应根据设备本身的性质、要求确定其相关的负荷等级要求，如消防、应急照明应首先列为一级负荷，同时提高相应服务设施的供电可靠性。确定各个设备的负荷等级后，才能确定供电系统的供电容量、电源的回路数、是否配置自卑电源等。当然在提高系统供电可靠性基础上应尽可能优化设计、减少成本。

3 高层建筑中配电系统设计的原则

3.1 高层建筑中配电设计应遵循优化原则 供配电设计应根据建筑物的结构合理布局。对于一个具有合理布局的供配电设计往往能减少重叠交叉，节省材料和减少投资。高层建筑更应该注意节能原则，应充分利用现代化技术提高建筑本身的节能等级，如使用节能材料，利用太阳能、地热等自然资源。另外整个系统设计更应该考虑供电系统的可靠性、安全性等，在满足负荷容量基础上，合理规划适当留有一定的备用容量，为以后的扩容带来便利。考虑到整个高层建筑物种配电系统的安全性，必须在设计线路时使之相互间处于安全距离，且都具有合格的绝缘强度。在设计高层建筑物的配电系统时，必须配置可靠的防雷击设备，同时采取有效的防静电技术。

3.2 高层建筑中配电设计应遵循高效原则 高层建筑往往用于用电设备复杂多样，设计时考虑不周而造成大量浪费严重制约建筑物整体效能。在配电系统设计时应尽可能的减少不必要的损耗。在配电系统设计时应根据负荷容量设置多个供配电中心。供配电中心的分散化往往能更好地分配电能节省资源。因为对于高层建筑仅从一个配电中心进行整个系统的供电往往是不可取的。其一单一的配电中心往往会造成大量的电缆才能交叉使整个系统变得杂乱无章降低供电可靠性，另外单一配电中心还会造成电缆材料的巨大浪费，在加之整个系统负荷如果较大对电缆材料的线径要求也会更高。供配电系统设计还应尽可能做到负荷均衡，三相供电系统负荷分配的平衡性对整个系统供电变压器带来很大好处，从而实现资源的高效利用。

4 高层建筑供配电系统设计

4.1 供电需求 高层建筑供配电系统设计应从整体来进行，至少需要两路独立市电电源，另外，还需应急电源或备用电源的设置。

4.2 电源 高层建筑往往具有较高的负荷等级要求，其中存在着大量的一级和二级负荷。在对高层建筑供电时往往采用两路独立电源供电即两路电源取自不同的变电所或者同一变电所不同的供电变压器。以保证一条回路出现问题不至于影响另一条回路的正常运行。除此之外还应设置一定容量的备用电源或应急电源如柴油发动机等，柴油发电机的容量应根据重要负荷的容量的大小确定，其容量应至少大于一级负荷容量。除了考虑重要负荷容量外还需要考虑单台最大设备的启动容量、供电半径等因素。

4.3 高压供配电系统 高层建筑往往采用一主多分供配电系统。一主指的是一个总变电所接收外部市电其主接线形式应采用单母分段接线，多分指的是多个分散的低压配电室，这些配电室的电源分别引自主变电所。从电压等级来看主变电所往往一次侧是10kV-110kV高压系统，经变压器变为家庭常用电0.4kV。而其他配电室的电压等级仅为0.4kV。一主多分结构往往能实现供配电系统的优化和节省投资。

4.4 配变电所 变配电所布局应合理，其选址应避开人群聚集地和易于积水的低洼地段。同时配电室还应采用一定的防潮趋潮措施。配电变压器的容量应根据负荷大小合理选择，其长期工作负载率一般不高于60%。主变所和分配电室应能满足巡检要求。针对高层建筑主变所附近应合理设置值班室，为方便监控和巡检其相隔不易太远。高层建筑的低压配电柜应采用模块式供电，同时留一些备用模块。以便供电单元损坏时可以及时更换和补充。

5 高层建筑中低压配电系统设计中的接地保护

高层建筑应可靠接地，其接地要严格的要求。配电系统设计往往采用IT、TT、TN这三种接地保护模式。其中，TT系统往往是提供设置在外露导电的部分的接地保护，起到的是及时切断故障回路中的电流的作用，实现电气保护的功能。

TT系统具有的接地故障保护和IT系统差不多，同样是设置电网的外露部分。在进行接地保护的时候，如果电网的外露导电部分的故障电压在规定的标准之下，TT系统不会对供电进行保护性切断。只是通过相关的警报装置发出报警，提示相关工作人员排除相关故障。TN系统的接地故障中，大多数是由于金属性短路或者是故障发生时电流过大才会引发TN系统的保护机制。因此，应该采用电流保护器来实现对电路负荷和电流短路的保护功能，达到接地保护的作用。除此之外配电系统的接地应与防雷接地独立开来，以免形成干扰。

为保证供电安全性，漏电保护器是低压配电系统设计中最常用的电气元件。因此对漏电保护器的选择也有严格的要求。漏电保护器是线路或设备漏电时防止人体触电的重要设备，因此其安全界限标准一定要满足要求。在漏电保护器的采购和选用过程中一定要严格把关，要额外注意其正常工作情况下的漏电电流动作值是否符合要求，必要时应做必要的检测。在低压配电系统的单元上一般都需要漏电保护装置，从而保证整个供电系统的安全性。

6 结束语

高层建筑的功能、自动化、智能化程度往往要求更高，其系统的复杂性也比一般的建筑要复杂的多，尤其是一些综合性的高层建筑，往往都是集娱乐休闲、商务办公、商业活动与一身的多功能超大型建筑。其用电设备复杂、系统集成、智能化自动化程度高。因此其用电容量、供电系统复杂性对低压配电系统设计提出了更高的要求。在低压配电系统设计时设计人员应尽可能科学合理布局，全面衡量供电系统的可靠性和安全性的同时高效的利用能源资源，尽可能的实现建筑物的节能降噪。合理的系统设计、严格的施工往往是保证高层建筑低压配电系统可靠高效运行的关键所在。

参考文献：

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[3]吴正平.超高层建筑配电系统设计介绍[J].建筑电气，2008（05）.endprint