高层建筑电气工程供配电系统设计研究

2018-09-22刘大用

智能城市 2018年16期

刘大用

湖南省核工业地质调查院，湖南长沙 410000

近几年，城市中的高层建筑的数量不断增多，这些高层建筑会对人们的生活，以及城市的发展造成一定程度影响。因此，高层建筑电气设计期间，相关的工作人员应当依据高层建筑的实际需求，做好相应的分析工作，并且要对建筑电气设计工作认真探讨，反复推敲设计方案，确保最终设计的合理性。

1 高层建筑供配电系统设计内容

高层建筑相关配电系统在运行过程中的服务对象是建筑内部电气设备，以及相应的使用者。由此可见，供配电系统运行情况与建筑电力系统的整体运行情况相符，才能确保高层建筑工程中整体机电工程在应用过程中的可靠性、安全性。高层建筑在具体运行过程中，相关配电系统采用的为单方向流动模式，即由电源端向用户端流动的模式，通过该方式，可以完成对电能的合理分配，并且能够做好相应的降压处理，从而使外部电能能够直接转变为用户应用的电能[1]。通常来说，设计人员在高层建筑配电系统设计阶段，应当充分结合建筑的具体需求，对高层建筑在实际运行过程中的用电量加以确定，优化设计方案，在确保可以满足建筑在实际运行过程中用电量的前提下，提高系统的可扩展性，从而提高系统的可靠性。

2 供配电系统设计准则

2.1 供电线路安全性

依据高层建筑物理性质、用电设备的具体分布、环境特征的各项因素，对供电线路的布线情况进行合理控制。在节约、安全原则下，高层建筑低压配电系统在建筑电气供电设计中，多数采用的都为分区树干式配电。在线路设计过程中，必须要确保整个线路的安全性，一个不安全的设计如果应用到高层建筑中，不仅会对高层建筑的整成运行造成不良影响，情况严重时，甚至会造成安全事故，造成巨大的经济损失。

2.2 配电系统可靠性

配电系统可靠性是电气设计中的一项重要内容。高层建筑的消防水泵、控制室、自动喷淋系统等设备都为一级负荷，专用变电所供应的送、排风机，以及相应的消防水泵房、消防电梯也都为一级负荷。高层建筑中一级负荷电气设备除了配备两个电源外，还应当配备应急电源，通过该方式确保一级负荷电气设备在应用过程中不会出现安全问题[2]。一级负荷设备在运行期间，应急电源起到的主要作用是在遇到特殊情况时，实现低一级负荷电气设备运行的电量供应。从目前我国高层建筑的设计情况来看，EPS应急电源和柴油发电机组是电机设计中最常用的两种应急电源。

2.3 配电系统合理性

合理的配电系统可以减少系统在运行过程中的电能消耗，供电方案是否合理很大程度取决于设计单位对具体用电量估测的是否准确。由此可见，配电系统类型，对于高层建筑来说也十分重要。在进行高层建筑配电设计过程中，应当通过合理的方式，减少设配电级数，并且要确保配电线路自身的科学性。配电级数的数量，不仅会对上下级配合的复杂程度造成影响，而且还会导致元器件数量增多，这将会提高各项设备在实际运行过程中发生故障的机率，会致使配电线缆过大，造成材料的浪费。由此可见供电质量与配电线路合理性有着密切联系[3]。配电间位置不合理也是导致配电路径不科学的主要原因。因此，在配电系统设计过程中，应当合理优化配电间的位置，从而提高配电系统的合理性。

2.4 配电系统经济性

为了提升变压器在实际运行过程中的经济性目的，应当综合考虑年耗量和投资情况。通过大量的实践，确定经济合理的配电变压器，在具体选型和设计期间，应当依据配电变压器的投资回收时间，最终确定相应的变压器型号。

3 高层建筑供配电系统设计要点分析

3.1 设计照明负荷的配电网络

照明负荷配电网路由多个部分共同构成，主要包括：配电屏、馈电线、分支线等。在具体设计过程中，先从配电屏中引出相应的供电电源，然后对馈电线的干线进行应用，从而将电源引入到总照明配电箱中，从总照明配电箱中分出多个支路，每个支路与分配电箱进行连接，再由每个分配箱分配多个分支线，最终与终端用户相连接，完成对高层建筑中整个照明系统的供电，具体情况如图1所示。

图1 照明配电网络构成

3.2 设计低压断路器

低压断路器经常被用在一般企业及民用建筑供电系统保护中，通过对其进行合理应用，一方面可以实现对主体建筑电气设备的保护，另一方面也可以起到相应的控制作用。同保险丝或传统闸刀相比，低压断路器功能更加全面，因此在现代电气系统中的得到了广泛应用。依据电源种类的不同，可以将低压断路器分交流和直流两种不同方式；而依据结构上的区别，则可以分为封闭式和框架式。在部分空气开关中设置了试验保护机制，如果电网内电压突然降低，超出了设定值，通常在设定电压的55%左右时，用户连接将会断开，避免出现电机烧毁等安全事故[4]。当用电电压恢复正常后，空气开关恢复试压保护，此时各项设备的运行将会恢复正常。低压断路器是线路中的一项重要保护装置，在具体设计过程中，设计人员应当依据实际情况，选择合理的低压断路器，从而实现对系统运行的合理保护。针对插座线路保护来说，不仅具有一般性功能，而且还具有漏电保护功能，避免插座线路出现故障，引起安全事故。

3.3 设计配电箱

配电箱需要满足保护电气、测量仪表、开关、其它辅助设备在实际组装过程中的具体需求，最终构成一套完整的低压配电装置。该装置在具体应用过程中应当能够满足手动、自动控制需求，如果系统在运行过程中出现故障，可以利用装置切断电路，该部分在具体设计过程中，需要满足以下内容：

（1）高层建筑内的不同区域插座在实际应用过程中，能够实现单独回路供电。

（2）结合高层建筑的具体情况，完成空调回路设计。

（3）各个插座回路都要设计相应漏电保护开关，挂壁空调插座除外。

此外，在回路分配过程中，还需要符合以下要求：（1）照明系统、卧室、卫生间插座都可以单独回路供电。（2）从空调回路的具体情况来看，应当将其分成单独客厅柜式空调回路，另外两个空调插座要作为一个回路。

3.4 设计开关及插座

开关可靠动作是电气系统在实际运行过程中安全的保障。因此，在具体设计过程中，设计人员应当结合电器设计的具体要求，以及系统安全要求，选择合理的开关类型及相应的方式，确保建筑的整体安全需求能够满足应用需求[5]。

3.5 导线的选择设计

电力线路是配电线路系统中的一项关键基础设施，其担负着输电的重要职能，在进行该项内容设计时，设计人员应当结合相应的操作规范，以及系统安全的具体需求，选择与实际情况相符的导线，在导线的选择过程中，应当注意导线的材质、横截面大小、以及长度等，并且要做好相应布置工作，在节约导线的基础上，减少能源传输过程中的能量消耗量，从而满足在节能、经济、安全方面的具体需求。同时，导线的选择过程中，还要考虑经济性，在确保导线的性能可以满足线路的基础上，选择经济性更好的导线。