浅析高层建筑电气中的低压配电设计

赵海猛

摘 要：由于高层建筑的垂直高度较高，且电气设备与电力用户众多，高层建筑对于电力的需求较大，因此需要更加科学合理的低压配电设计以确保其电力建设的良好效果。本文首先阐述高层建筑电气中的低压配电设计原则，进而对高层建筑电气中的低压配电设计优化路径进行探讨，分别从设备设计、电能设计与安全设计三个方向入手。

关键词：高层建筑；电气；低压配电

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.156

0 前言

在进行高层建筑电气低压配电设计的时候，需要结合相应的技术规范与设计要求，严格遵循最优化与经济性的设计原则进行设计，综合考量高层建筑的建筑类型、使用类型与实际用电需求，在满足高层建筑用电需求的同时，也要保证低压配电系统的安全性与可靠性。

1 高层建筑电气中的低压配电设计原则

1.1 最优化设计原则

对高层建筑进行低压配电设计，应当根据高层建筑的建筑特点来进行。首先，结合高层建筑耗电量等特点，考虑实际的低压配电施工可行性，并进行高层建筑电气中的低压配电设计，对设计结果进行反复考量、计算与验证，确保低压配电系统设计的可行性与实用性。其次需要保证高层建筑的日常用电与安全用电使用需求，并为高层建筑的低压配电系统提供备用电源或发电设备。

1.2 经济性设计原则

高层建筑电气设计中的低压配电系统设计，应当满足设计的经济性原则，尽量减少设计与施工成本的投入，尽量保证低压配电系统设计能够实现最大化的经济效益。在设计的过程中，首先需要对配电线路进行合理规划与设计，减少线缆的使用，节省用电材料。还需要充分发挥出高层建筑的用电优势，尽量使用节能材料，如太阳能、风能等新能源节能材料，以减少在低压配电系统设计与施工过程中的成本投入。在具体的施工过程中，应当着重加强低压配电系统的预算管理。

2 高层建筑电气中的低压配电设计路径

2.1 低压配电设施设计

高层建筑电气系统中的低压配电系统，是由低压与高压配电线路、配电变压器等相关控制保护装置共同组成的。对于高层建筑来说，由于楼层高、电力用户多、电能耗能高等原因，需要以低压配电系统来满足高层建筑安全用电的需要。在这个过程中，需要进行科学合理的低压配电设施设计。

在确定电源负荷的时候，需要充分考虑该高层建筑的实际用电需要，考虑高层建筑的建筑形式是商业建筑还是民用建筑。通常来说，可以将高层建筑的电源负荷划分为一级与二级负荷，在进行电力供应系统设计时，通常使用源于不同变电所的两路独立电源。出于应对突发电力情况的需要，高层建筑还应当搭配备用电源或者发电设备，如柴油发电机等，根据高层建筑的电力能源实际需求，选定合适的、超过一级电源负荷容量的发电设备。此外，高层建建筑还需要对消防设备的电力系统进行合理设计，包括消防水泵、消防风机、消防电梯等，在进行施工的过程中加以合理规划与科学配置[1]。

2.2 低压配电电能设计

低压配电系统的电能设计，应当根据高层建筑的电能负荷等级选择不同计算方式，如负荷密度法等。通常来说，如果高层建筑的建筑类型为民用建筑，其用电性质为生活用电，则通常按照负荷密度法进行电能计算，以平方千米作为计算单位，根据使用功能进行区域划分，并根据其历史分区电能负荷密度确定不同分区的电能特点，确定电能负荷密度值。低压配电设计的过程中，通常将最大负荷设置为30min，引用电力能源消耗量与无功功率补偿作为重要的计算依据。负荷密度法的应用较为简单，能够实现配电负荷计算与变电负荷计算。在实际的低压配电系统设计中，根据电能负荷计算结果，来确定供电设备。在具体应用时，应当注重电能分配的合理性，如用作居住功能的高层民用建筑，可以以一户一表的方式进行电能分配，并将电能计量设备统一安装在一个位置集中计量，由线缆进行连接。

2.3 低压配电安全设计

高层建筑电气设计中的低压配电安全设计，通常包括接地故障保护、短路保护与过电流保护，在低压配电设计过程中需要严格遵循我国相关的设计规范，切实保障低压配电系统的安全性与可靠性。本文着重阐述低压配电系统的接地保护系统。接地保护系统中最为常用的三种接地保护模式包括IT、TT、TN三种，其中，IT接保护模式能够在低压配电系统外网区域发生电路故障，且低压配电系统无法實现对于供电系统的保护性中断的情况下，自行启动保护模式，以避免配电系统故障造成更大的损失。

TT系统是电源中性点的接地保护设计，能够对发生漏电或者接地故障时的电气设备实现接地保护。通常中性线N与PE之间，由于配电关系不存在而并不进行电力流通，二者之间并无通电。通常在用电负荷较小的高层建筑中，会使用TT接地保护系统。

TN系统是当前最为安全有效的接地保护系统，在民用建筑电气设计中较为常用，电容量较低或者用电要求不高的电气系统皆可使用。TN接地保护系统的设计需要将所有电气设备外壳与保护线相连，以形成保护模式，并且连接配电系统的中性点。TN接地保护包括三种模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系统是将工作零线同时作为接零保护线，是一种三相四线接地保护形式，通常在一般的电气设计中较为常用；TN-S模式是将工作零线与专用保护线相互分离，使用TN-S模式的电气设备金属外壳接零保护是通过专用保护线来实现的，相对而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑临时供电，在高层建筑电气低压配电设计中的运用较少[2]。

3 结语

总而言之，高层建筑电气中的低压配电设计具有相当程度的复杂性，其低压配电系统设计的合理与否，与高层建筑中电力用户的用电效果与用电安全息息相关，因此必须对低压配电系统设计工作给予足够的重视，并全面考量到高层建筑中低压配电系统可能会发生的安全性问题，制定行之有效的措施对这种安全性问题加以规避。

参考文献：

[1]刘新明.浅谈高层建筑电气中的低压配电设计[J].林业科技情报，

2016，48（04）：78-79+85.

[2]艾迎春.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].建材与装饰，2016（09）：104-105.