对高层建筑配电设计的思考

特日格乐

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.009

摘 要：改革开放以来，中国的城市发展越来越快，高层建筑、超高层建筑层出不穷、比比皆是。所以在高层建筑中，建筑施工者不得不考虑建筑的电气线路问题。该文分析了现有的高层建筑设计电气线路的问题，总结了一些具有典型意义的设计方法。希望能对今后的高层建筑和更好的电气线路设计提供帮助。

关键词：高层建筑 配电设计 方案

中图分类号：TU208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（b）-0009-02

纵观世界各国，根据建筑的用途，高层建筑可以分为一类建筑、二类建筑以及超高层建筑。而高层建筑又不同于一般的建筑，它具有功能齐全、结构复杂、人员密集、设备庞大等特点。所以，在规划、设计高层建筑时，要合理地设计配电线路。同时，在建筑施工的现场，必须严格遵守规范用电的规程、施工方案。科学安全地设计现场的用电线路。合理规范的设计线路接地。否则，将对建筑施工造成无法预料的严重后果。

在高层建筑上，设计供配电系统要注意以下方面。

保证高层建筑供电电源的稳定性、可靠性。因为高层建筑的人员较多，使用的电器负荷较大。并且由于高层建筑的高度问题，所以其供配电线路就会越长。一方面为了减少线路损失，另一方方面为了降低电压损失，可以根据相关的设计规范、具体情况，进行分层设计、布置。总之，设计高层建筑的供配电要做到简单、安全、可靠。

在布置变配电设备方面，安装、维护简便是首要原则。通常情况下，高层建筑的地下有两层。而地下一层则是布置总配电室的地方。另外，要科学地布置供配电的网络。高层建筑普遍采用混合式配电系统，这是为了适应建筑的发展。

设计高层建筑的供电系统的关键点如下。

1 落实电力负荷

首先，从高层建筑的性质、高层建筑的规模角度，高层建筑的设计施工人员要明确相关的电力负载等级。一定要结合现场供电网络的实际情况，合理地确定高层建筑的电力负荷与容量等级。在国内高层建筑，10 kV电源是普遍采用的电源。在电源回路数方面，要根据电力的负荷等级要求，选取合适的负载等级。其次，在实际应用中，高层建筑的配电系统包括了高压配电系统、低压配电系统两方面的应用。设计一套完美的建筑供电系统需要考虑技术方面，更需要考虑工程投资等诸多方面。

2 落实电源与电压

在考虑高层建筑的供配电系统时，需要更加合理、科学地设计其结构，使其达到理想的工作状态。在设计过程中，要严格按照楼宇电量负载的等级来进行设计。然而从各级电量负载电源的角度来看，为了满足设计标准的要求。用电量要以整栋楼宇的用电需求、用电设备、供电站的位置等因素为出发点，进行统筹设计。

3 变电站的位置

一般而言，高层建筑的居民人数较多，电器设备较多，所以整栋楼宇的用电负载量也较大。通常情况下，一、二级负载电量的是较常见的。在此基础上，我们设计的变电站规模也就会比较大。建议在高层建筑的地下一层，设计变电站。这样做既有利于节省地面空间，也有利于使变电场所靠近用电负荷，减少远距离输送造成的损耗。另外，在考虑高层建筑的变配电所时，进出的管线的密集程度较高，存在高、低压管线相混淆的现象。这一点，要引起施工人员的注意。

4 落实高低压供电系统的结线形式

在高层建筑中，10 kV是比较常见的高压进线路电压值，而在高压线路中，多采用单母线的结线形式；在变压器的低压侧，单母线分段结线的现象则是较为常见的。同时，在设计变压器的低压侧结构时，还需要考虑应急母线段。这样做的目的就是为了保证应急情况下，可以采用一级负载电量来进行供电。

5 设计电压、电能质量

在设计变压器的变压比、电压分接头时，要采用较为合理的方式。一般建议采用补偿无功功率的方法。同时，建议采用平衡三相负荷的方式，主要是为了要减少电压偏差、降低系统的阻抗。

6 设计应急电源

对于自动投入装置而言，当其动作的时间可以满足电源中断的供电时间时，建议在专用线路中采用自动投入装置，并且要将自动投入装置的位置放置在正常的线路之外。这样，会减少相互间的干扰。如果在有条件的地方，可以考虑蓄电池式的应急供给方式，来进行补充电量。

7 设计功率因数

在线性负载电路中，提高自然功率因数，减少变压器、电动机的负载功率损耗，进一步提高其利用率。资料显示，选择合理的功率因数设备可以进一步提高负载率至75%～80%。而在非线性负载电路中，有必要进一步校正电路，使电流波形变为正弦波，提高自然功率因数则是普遍采用的措施。另外，在非线性负载电路中，采用这一方法可以使它很好的检测正弦电压相位的变化情况，有利于获得高频开关整流器的电阻性能，进一步提高线路总功率影响因数。

8 防雷、接地

传统的简单防雷设计具有更加经、可靠的优势。但是在应用过程中，在高层建筑各楼层引线柱筋的作用下，楼面的钢筋、金属管道必须采用可靠、安全的连接方式，形成等电位层，尤其是应该做好金属管线的接地工作。在现如今的高层建筑中，防雷接地、电气设备的保护接地、工作接地都是采取统一的应用方法，即是所谓的混合接地系统。为了均衡电位、安全起见，首先将基础钢筋满足接地电阻的要求，然后还需要装设人工接地体，使得建筑物基础连接成网络状。

9 设计电气照明

设计高层建筑的照明时，主要考虑光源、亮度、范围、位置、能量消耗、配电线路敷设等方面入手。现如今，人们越来越重视建筑照明的重要性。在这方面，建议从现代的装饰效果、照明设备的类型、建筑艺术的意境等方面入手，同时要兼顾节能效果。最好采用高效、绿色、环保的电光源。

10 设计消防电气

在高层建筑中，消防电气是必不可少的，涉及到火灾报警、火灾扑救以及挽救人民生命财产等方方面面。按照国家的各项规范、标准要求，一定要设计、布置好消防电气线路。而火灾报警系统则应该从实际应用的角度出发，考虑设计对象等诸多因素。

11 结论

在设计高层建筑的供配电可靠性时，要从电源保障、设备线路、安全措施等方面来着手。

（1）对于电源保障方面而言，一般情况下，在一级负载线路中，需要2个独立电源；在二级负载线路中，则使用三条回路，其中一条是专用回路。比较常见的方法是在高层建筑的地下一层布置了应急配电设备，应急柴油发电机等。主要是满足一级负荷不间断供电要求。另外，对与及其重要的关键部门，例如消防中心、计算机中心、事故照明灯特殊用途的设备，一定要配置UPS不间断供电系统。（2）在设备线路方面，高层建筑的供配电系统的安全、可靠、稳定运转，离不开良好的设备、线路保障。以断路器为例，建议高压线路采用真空断路器；低压线路则采用防漏电的断路器；而在电力变压器方面，节能阻燃的干式变压器是较好的选择。（3）从安全的角度考虑，安全的接地方式对于提高整栋高层楼宇的供配单可靠性、稳定性起到了至关重要的作用。现如今，通常是将高层建筑电气设备保护接地、工作接地混为一个系统。国家标准规定：接地的电阻值要小于4Ω。

12 结语

在高层建筑中，供配电系统起到了十分重要的作用。在分析、设计过程中，要准确计算负载的容量、合理选择供电电源、详细设计变配电场所。另外还有供配电系统的结构，其对于整栋楼宇配电的安全运行起到了至关重要的作用。随着高层楼宇结构变得越来越复杂，需要建筑设计、施工人员不断地变化设计思路、提高设计的全面性、可靠性；同时还要认真总结经验，扬长避短，采用取得更好的成绩。

参考文献

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[2] 李海，黎文安.实用建筑电气技术[M].中国水利水电出版社，2001.