高层建筑中低压配电设计

陈冠宇

摘要：低压配电系统是整个高层建筑电气系统的重要组成部分，发挥着不可替代的重要作用，如果高层建筑电气中的低压配电设计不合理，很容易埋下安全隐患，再加上整个高层建筑的电气设备较多，严重威胁建筑住户的用电安全，故而在进行高层建筑电气设计时，应积极优化和改进低压配电设计方案，提高低压配电设计的合理性和科学性，保障高层建筑电气安全。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

1引言

随着人口的增多、住房用地的减少，各地的高层建筑开始拔地而起，被大量应用于住宅、写字楼等。在各类建筑中，尤其是高層建筑，配备了各种各样的电气设施。由于楼层高、用户多，相对来说电力设施更为繁杂。我国对于高层建筑电气中的低压配电设计有着明确规定，在实际设计过程中，相关人员必须严格遵循标准的设计要求，结合高层建筑电气系统特点，严格控制高层建筑低压配电设计的各个环节，消除电气系统的安全隐患。

2高层建筑电气系统的特点

2.1涉及到的用电设备种类繁多

由于复杂性和庞大性，高层建筑对电气设备的要求比低层建筑更为严格。高层电气设备分析包括给排水系统，火灾报警系统，监控系统，制冷与供热系统，通风系统和电梯。并且在建筑行业不断发展以及人们需求不断增加下，建筑功能更加完善，建筑结构更加复杂，在一定程度上给高层建筑中的用电设备带来一定压力，给高层建筑供电系统的稳定高效运行带来严峻挑战。

2.2用电量大

因高层建筑的容量和承载力都比普通低层建筑大，所以其用电负荷和用电量也比较大。

3高层建筑电气中的低压配电设计原则

3.1优化设计原则

高层建筑电气中的低压配电设计应充分利用建筑自身的特点和优势，在设计过程中，要考虑到低压配电设计的资金投入，还应坚持节能减排理念，保障低压配电设计的经济性和合理性。首先，高层建筑电气中的低压配电设计方案必须具有切实可行性和适用性，使低压配电系统可以保障整个高层建筑电气设备的正常用电，满足用户对于稳定用电负荷的需求，安全、稳定地进行供电，确保高层建筑配单系统的可靠、稳定、安全运行。

3.2合理高效原则

高层建筑电气中的低压配电设计应尽量降低电能损耗，包括间接损耗和直接损耗，提高低压配电系统的节能性。在确保满足高层建筑电气系统使用性能的基础上，提高低压配电设计的安全性和合理性，节约配电系统设计和建设过程中的资源消耗，尽量保持高层建筑低压配电系统的用电负荷均衡，尽可能的采用节能设备，减少低压配电系统的维护检修费用，实现电力能源的高效、稳定、可靠利用。

4高层建筑电气中的低压配电设计路径

4.1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。

4.2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。

4.3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实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。

5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，相关设计人员应结合高层建筑工程的实际情况，充分考虑到电力供应能力和建筑用户的电力需求，积极优化和改进设计，制定高效节约、科学合理的低压配电设计方案，确保高层建筑电气系统的安全、稳定运行。

参考文献：

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[2]田卫波.高层建筑电气中低压配电设计方案研究[J].中华民居（下旬刊），2014（04）：58.

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（作者单位：石河子博力工程管理有限公司）