高层建筑电气工程中的低压配电设计分析

2020-02-16刘瑞军

建材与装饰 2020年23期

刘瑞军

（山西八建集团有限公司，山西太原 030027）

0 前言

低压配电的设计与安装是整个高层建筑电气系统中的重点环节，如果低压配电的设计方案不够完善与科学，就极易造成安全隐患的出现，再加上高层建筑的电气设备较多，一旦出现事故危害较大，所以建筑企业必须要重视低压配电的设计工作，保证设计的合理性与科学性。一般来说，高层建筑拥有着较多楼层，智能化程度相对较高、建筑面积覆盖范围大、结构功能十分复杂且需要用到较多的电气设备，所以落实好设计工作是十分重要的。国家也针对高层建筑低压配电设计工作做出明确规定，要求低压配电设计人员在工作过程中按照设计要求与原则，与实际情况相结合，优化低压配电设计方案，消除安全隐患，提高整体电气工程质量。

1 高层建筑电气工程低压配电设计原则

1.1 坚持优化设计原则

在设计低压配电方案时首先要坚持优化设计原则，只有贯彻落实好优化设计原则，才可以保证好低压配电工程的经济型与科学性。具体分为以下几个方面：①应该与高层建筑的优势与特点相结合，确定合理且科学的电力输送路线以及电气设备的安装定位，以保证建筑空间的高效率利用，尽量缩减占地面积；②保证好低压配电设计方案的经济适用性，与楼层的结构特点相结合，考虑实际情况，设计出符合需要且高效的配电方案；③保证好低压配电线路以及配电设备的安全性，设计出安全距离的配电线路，应用具有良好绝缘性的导线材料，同时应该在高层建筑顶部安装相应的防雷击设备，辅以接地技术与防静电技术，落实好安全保障工作；④控制好用户的备用电量，参考每户居民的实际用电需求进行供电，保障电气设备的稳定、高效运转。

1.2 高效率输送电气的原则

一般来说，在输送电气时会产生不同程度的损耗，包括直接损耗与间接损耗，所以说，在设计低压配电方案与传输电气时应该尽可能地减少损耗，提高利用效率与节能性。还应该与居民的用电需求充分结合进行设计，优化电力传输系统，减少损耗。与此同时，在设计电力传输线路时应该保证电力负荷达到均衡，增强安全性，应用先进的电力监测设备，严格监控低压配电线路，防止出现安全问题，以及有效减少电力传输系统的后期维护成本支出。

1.3 坚持绿色节能原则

在设计低压配电方案时应该坚持绿色节能原则，跟随时代发展趋势。要合理配置传输线路与电力设备，防止出现传输线路重复以及缠绕的现象，避免材料浪费。还可以引进并应用节能材料，比如说太阳能或地热能等，减少其他资源的损耗。

2 现阶段高层建筑电气工程低压配电设计中存在的问题

2.1 高层建筑中的用电设施数量较多

就现在来说，高层建筑基本分为商业建筑与生活建筑两大类，所以需要对两种建筑的电气工程低压配电方案进行区别设计，这就给基础设施以及配套设备的使用提出更高要求，举例来说，供水系统、消防体系、供暖体系、配送电系统以及通风设施等均是重要组成部分。以上所列出的基础设施均会涉及用电问题，所以说，高层建筑中往往存在着用电量较大且多种多样的基础设备，这些设施对于低压配电的输电配电设计也有着不同要求，在很大程度上增加高层建筑电气工程低压配电的设计难度。

2.2 高层建筑的整体用电量较大

由于高层建筑的用电设备和基础设施较多，再加上住户或办公人员较多，会产生极大的用电需求，从而呈现出远超其他建筑物的用电需求。详细来说，像二次供水设备、家用电器以及电梯等均是需要长时间用电的设备，这就给高层建筑电气工程的低压配电带来很大压力，用电量的增加还会引起用电负荷的增高，从而给高层建筑低压配电方案安全性与合理性的设计增加难度。

2.3 高层建筑的供电需求较高

除了商业型与生活型高层建筑之外，还有一种建筑类型为商住两用式，在这种模式下，低压配电系统不仅需要供应商业用电，还需要满足居民的生活用电需要，这就给高层建筑电气工程低压配电系统的性能带来很大挑战，需要其满足建筑的供电需要。除此之外，高层建筑电气工程的低压配电还应该保证能够在供配电体系出现问题和故障时可以及时调用备用供电系统以满足应急用电需要。

2.4 高层建筑具有着高度的系统复杂性

在设计高层建筑电气工程低压配电方案时，不仅需要考虑到配电系统的实用性，还应该与建筑中的其他体系相结合进行合理化配置。就现在来说，高层建筑为了保证好低压配电的稳定性，往往会采用分段式供电的模式，但这种模式会大大提高电路设计的复杂程度，从而使系统复杂性过高。

3 在高层建筑电气工程中低压配电线路的科学设计策略

3.1 电气工程中的负荷电压设计

对于低压配电中的电压负荷设计要重点关注，要求设计人员综合考虑、科学设计。电压负荷会直接影响到整体电气工程的安全运输和使用过程，在设计电压负荷方案时必须要按照国家标准进行设计，合理、科学且有效地设计和规划好负荷的分摊方案，保证电力负荷的均衡分布与合理分配，使之处于规定范围中。一般来说，高层建筑包括商业性质与居住性质，商业用电与居民用电的收费标准与计算方法是不一样的，所以说，高层建筑的低压配电设计应该针对商业建筑与居住区分别设置变电配置。居民用电主要包括照明、动力等，而商业建筑的用电需求主要体现在地下室照明、电梯、售楼处以及工作用电等。在计算高层建筑电气工程低压配电的电器负荷时，相关人员可以应用负荷密度法或者是单位容量法进行操作，保证好电力供应的稳定性与持续性，为人们的生活与工作提供保障。

3.2 供配电电压设计

供配电的电压设计也是十分重要的环节，在设计高层建筑电气工程的供配电方案时，要求相关人员按国家要求和建筑行业的规定为依据来推进设计工作，保证供配电系统的安全稳定运行。在高层建筑电气工程中一般对于电力负荷有着极为明确且严格的要求，相对普通的1 级电力所拥有的电力负荷量较小，所以在设计供配电时应该依据实际用电需求和高层建筑的电力系统来选择相匹配的发电设备，以保证整个高层建筑电气工程的顺利使用。在实际设计过程中，常常使用380/220V 的电压和10kV 的电源来供配电力。

3.3 合理设计并配置变电所

将变电所进行合理、科学的设计与配置也是高层建筑低压配电工作的重要环节。具体来说，在布局和安置变电所时应该结合高层建筑电气工程的实际情况进行分析，参考低压配电系统的电压负荷容量和分配情况，然后以此为依据进行变电所的安装与分配工作。在高层建筑中常常采用负荷率在70%～85%之间的变压器，同时保证低压线路的配电范围在200m 以内。而当高层建筑电气工程的低压配电容量超过400kW 之后，配电的线路范围应该保持在250m 之内。除此之外，还可以根据高层建筑的实际情况有针对性地增加或减少配电设备，满足其电气需求，保证其正常运行。

3.4 设计好高低压线路的结线方式与保护策略

在高层建筑电气工程低压配电设计工作中，应该格外注意结线的连接方式是否合理且正确，只有应用有效的结线方式才能保证电力输送的稳定性以及尽可能地提高电力转化效率，同时在电气工程出现问题时可以第一时间发现问题并解决问题。其次要保证每个配电系统均能够独立运转，防止因某个系统发生故障而影响其他系统的供配电。促使各个系统独立运转还可以为故障的检修提供便利，及时找出问题发生原因，且在故障修复后低压配电系统中的母线母联会自动重启并正常运转。这种以母线为主的结线方法可以为电力的持续稳定供应提供保障，双重电源的配置便于切换供电线路，促进电气工程的正常运转。

3.5 设计好接地线

为了充分保证高层建筑电气工程的顺利进行，必须要保证供电的安全性，其中，落实好接地保护是十分重要的。在设计过程中，应该选择符合实际情况的保护装置，应用多样化的保护机制，例如TN、TT、IT 等，为供配电安全与用电安全提供保障。其次，应该选择适合高层建筑电气工程低压配电的漏电阻断器，以达到多大电流会进行阻断和开启保护装置为参考依据，需要注意，供配电系统末端所使用的漏电保护器的抗电击水平必须符合国家安全要求，漏电阻断器的额定电流也应该超过正常运转情况下的漏电电流，还需要在高层建筑电气工程的每个低压配电分支线路上装配漏电断路器，充分保证安全性。