高层建筑高压供配电系统的电气设计分析

张明 王丹

【摘要】对于高层建筑的供配电设计，负荷容量计算的准确性直接决定了电源选取和变电设备选择的正确性。供配电系统运行时的稳定，直接反映出供配电系统设计的优劣。文中探讨了高层建筑高压供配电系统的电气设计，以供参考。

【关键词】高层建筑 高压供配电系统 电气设计

前言

与工业建筑或其它建筑类型相比，民用高层建筑有着自身的显著特点。首先，使用人员较为密集。民用高层建筑由于建筑体较高，建筑及使用面积大，因此，可以容纳较多人员。其次，民用高层建筑功能多样化。在现代社会中，很多民用高层建筑具有非常多的功能，往往集办公、娱乐以及商业等于一身，体现出多元化倾向。再次，民用高层建筑的配套电气设备多。由于建筑具有较多功能，因此必须考虑到使用以及安全等方面的需要，包括消防、空调等专业化需求以及与日常管理维护所需电气设备等。

一、我国民用高层建筑供配电系统的主要内容

民用高层建筑供配电系统设计主要包括以下内容：

1、供配电系统必须安全可靠，充分满足各种特殊情况的需要。

对于民用高层建筑来说，由于属于人员密集场所，因此，供配电系统的可靠性、安全性与人员以及机器设备的安全状况等紧密相关。如果供配电系统缺乏安全可靠性，就易于造成严重的安全隐患。所以，为了避免各种安全事故的发生，民用高层建筑必须高度重视供配电系统设计的可靠性与安全性。同时，在现实生活中，由于民用高层建筑的各类电气设备多，用电负荷较大，因此必须要充分考虑特殊情况，确保供配电系统正常运转。所以，为了充分保证供配电的可靠性以及工作人员及电气设备的安全，应当取两路或两路以上的独立电源进行供电，并设置柴油发电机组作为应急电源。当采用柴油发电机、EPS作应急电源时，其容量应满足消防设备持续运行时间的要求。在此值得一提的是EPS应急电源装置的初装容量应保证蓄电池组在更换之前的任意时间内都能满足消防设备持续运行时间的要求。

2、采取有效措施满足电气设备对于质量的要求

对于民用高层建筑物来说，由于楼层较高，供配电线路长，线路损耗以及电压损失较大，因此，在对供配电系统进行设计的时候，配电变压器应当根据实际情况进行分层布置，确保供配电的安全。同时，对于所选用的设备、元件以及电气材料应当确保符合国家相关规定和使用标准，做到安全可靠。

3、供配电系统在使用中必须简单方便

在供配电系统设计中，必须做到正常工作电源与柴油发电机组的应急电源可以自成系统，独立配电。这样就可以确保万一发生事故时，能够自动切换，确保供配电系统的安全可靠。要做到即使在发生火灾等特殊情况下，消防设备也能够由应急电源提供连续稳定的用电保障。同时，从安全角度考虑，低压配电级数不宜设置过多。

4、供配电设备的设置应当科学合理

一般来说，民用高层建筑的地下有两层，配电室机房应当放置在地下一层，这主要是从维护设备性能的角度进行考虑的，这样做不仅有助于电气设备的通风冷却，而且也可以与其他电气设备共用运输通道。同时，楼层配电室要设在电气竖井内，而且配电箱与电缆应当安装在竖井的不同侧面。另一方面，供配电系统的网络设计也应当合理科学。由于民用高层建筑的低压配电网络多采用混合式配电系统，因此应当根据电压负荷大小以及楼层情况，采用不同结构的配电系统。

二、民用高層建筑供配电设计的基本思路

民用高层建筑供配电系统设计的主要目的，就是要采取科学有效的技术手段，充分满足各种电气设备的用电需求，确保供电设备及其性能的安全性与可靠性。因此，在设计的过程中，为保障民用建筑中电气设备的安全运行，必须要在把握供配电设备性能的基础上，对电气设备以及其线路的运行及其维护提供可靠的安全保障，及时防范和化解安全风险及电气事故的发生。

1、根据供电需要计算电力负荷

在现实生活中，由于电力负荷事故所造成损失及社会影响的程度不同，一般将电力负荷分为一、二、三等级别。根据相关要求，一级负荷应当安排两个独立电源保障供电，并且有一个电源可以持续供电。对于特别重要的电力负荷，应当考虑到在一个电源系统因为检修或者发生故障情况下，另一电源系统也由于故障等原因不能提供电力供应的特殊状况，因此除以上两个电源之外，还应当增设应急电源，防止意外事故的发生。而应急电源系统的设置必须要考虑到电网的条件以及负荷所允许中断供电的时间等因素，应当选择采用独立发电机组，只有这样才可以不间断提供电源。对于二级负荷的供电系统来说，应当在变压器以及线路出现故障的情况下不能中断供电，即使在供电中断之后也能及时恢复供电。可参考图一：负荷分组方案。

2、综合考察并确定供电电压

民用高层建筑供配电系统的正常运行与供电电压之间存在着紧密联系，而供电电压主要取决于电力负荷、供电距离以及供电线路的回路数等因素。在一般情况下，有些高层建筑没有特别重要的电力负荷，且一级负荷容量较小，可以采用两路电网电源供电或者一路电网电源加应急发电机组供电的方式提供电力。供电电源采用独立的10kv高压电源，由电网电源引入民用建筑开关房。低压配电电压采用380/220V，设置柴油发电机，以确保消防设备用电。如果对用电负荷有特殊要求时，可以由柴油发电机组提供电力保障。

3、科学确定高压供配电系统的设计

对于民用高层建筑的供配电系统来说，一般包括高压供配电系统和低压供配电系统。而设计高层建筑的供配电系统，不仅要考虑技术因素和规范要求等因素，而且要充分研究日常使用以及管理维护等方面的需要。民用高层建筑应当充分考虑从电网获取电力供应。在通常情况下，住宅区的高压配电，一般按照总建筑面积等确定配电所，以提供有效的电力保障和电力供应。而对于单体建筑面积较大用电负荷相对分散的大型民用建筑或者高层建筑来说，可以考虑采取多台变压器分散配置的方式来解决。在那些民用高层建筑中，除了底层以及地下层之外，也可以在电力负荷比较集中的中间楼层以及建筑物顶层设置变压器。而对于那些用电负荷特别大，对供电可靠性要求较高的民用高层建筑，也可以采用双电源同时工作的方式进行设计安排。

4、根据现实需要合理设计低压配电系统的设计

在日常使用的过程中，低压配电系统主要承担着分配电源的功能，在维护和提高变压器的运行效能，提供应急供电保障等方面发挥着重要作用。因此，在对民用高层建筑低压配电系统进行设计的过程中，不仅要考虑满足负荷条件下正常用电的需要，而且要在发生各种故障的情况下，可以持续提供电力保障。可见，民用高层建筑的低压配电系统，应着眼于满足管理、供电及可靠性等方面的要求。在特殊情况下，为了避免安全事故的发生，及时解决电力供应中出现的各种问题，还要设置应急电源。在一般情况下，民用高层建筑会选择使用柴油发电机组作应急电源，以进一步提高供电的可靠性及安全性。当电网供电中断时，柴油发电机组可以快速启动，在15s内正常带负荷运行，及时恢复电力供应。当电网供电恢复时，柴油机组快速退出工作并延时停机。

结束语

总之，在进行高层建筑电气设计工作的时候要对设计方案要进行反复的推敲，其负荷容量计算是否准确，供电电源选择及变配电所布置是否合理，供配电系统是否经济，运行是否能保持稳定、安全等方面，将决定其最终成果的优劣。这样才能在功效方面能够得到保证，同时也满足了社会发展对高层建筑的各项需求。

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