高层建筑电气工程供配电系统设计研究

2020-05-19刘卓然

建材与装饰 2020年13期

刘卓然

（贵州省建设工程造价管理总站贵州贵阳 550003）

0 前言

对于高层建筑而言，供配电系统的完善性将会对建筑的实用性产生极大影响，也会对其运行经济性产生应干扰。因此，提高高层建筑物电气工程质量，推进供配电系统优化是开发商和单位的共同要求。在实践工作中，相关作业人员需要从实际出发，根据高层建筑的供配电系统运行要求做好个性化的设计工作。

1 高层建筑的供配电系统设计原则

在高层建筑之中，电力能源的有效供应和分配都仰赖于科学的供配电系统，所以在电气工程作业环节，必须实现对系统的合理设计。而依据高层建筑电气工程供配电系统的实际运行需要和用户的实际需求，开展系统设计时需要遵循以下原则：

（1）安全性原则。对于各类型工程而言，安全性原则都是不可或缺的，在故障危险性极高的电气工程之中更是如此。作业时，设计人员需要从根本上保障供配电系统的运行安全和稳定，为提升高层建筑供电效果和供电安全奠定良好基础。此时，应将供配电系统设置于高层建筑的中间点，从而实现对电压和电流有效控制，为提高系统整体规划科学性提供辅助[1]。

（2）节能性原则。节能环保是建筑行业永恒不变的主题，在高层建筑供配电系统设计环节也需要强化对节能要求的践行。当前，设计人员主要依靠降低电压实现节能，但在这一环节还应该实现设备应用优化，进而达到减少电能浪费的目的。比如，在空调风机或水泵马达设计环节融入变频控制设计，为节约电能损耗提供技术支持。

（3）经济性原则。在供配电系统设计环节，节能性原则的践行已经能有效提升系统运行效率并降低能源损耗，可以在一定程度上达到提高经济性的目的。但是，在实践中这还远远不够，只有开发商和建设单位彻底重视系统设计的经济性要求，才能最大限度地节约成本、提高收益。在这一环节，要求设计人员具备专业素养和丰富经验，能依照高层建筑的的实际供配电需要设计出完全契合的应用方案，并完成对设备、材料、人员、技术以及期限的有效筛选和把控，进而最大限度地提升方案的经济性。

2 高层建筑的供配电系统设计要点

高层建筑电气工程的供配电系统设计并非易事，其中包含多项工作且影响因素复杂，所以为了能有效提升设计质量，需要作业人员具备扎实的功底和能力，并且可以实现对设计要点的有效把控。而且，在作业环节，相关工作人员还应该着力提升设计工作的规范性和标准性，以便于促使高层建筑电气工程的供配电系统设计工作变得更具科学性、实用性以及先进性。

2.1 防火报警系统设计

火灾防控是高层建筑电气工程设计环节的重点，在作业时设计人员需要通过合理规划设置火警自动报警系统，为保证供配电系统的安全运行和高层建筑的使用提供根本保障。在实践工作中，火警自动报警系统需要具备防控异常问题、整合灾情数据和推进消防设备自启等功能[2]。所以，在设计环节必须高层建筑的整体架构以及供配电线路和相关工作室的设计方位，制定清晰的防火报警设计规划，保证报警系统的有效性。

在这一环节，设计人员需要确保系统可以在接收到异常信号以后，迅速完成自动判断和预警，保障消防系统的启动及时性。比如，安装感烟探测器和感温探测器，实现对所有安全出口、消防通道以及配电室、发电室等特殊房间的有效监控；安装险情控制装置，并实现其与火警自动报警系统的联动，以便于系统可以第一时间获取信息，制定正确指令，进而实现对供配电系统运行安全的有效维护。

2.2 高压配电系统设计

高层建筑的电气需求量极高，所以完善电气工程设计方案是相关工作者需关注的重点，在此环节设计人员应该保证建筑的电气工程具备维持高层建筑整体运行的巨大能量。通常，高层建筑内包含大量的用电设备，所以建筑的整体供电压力相对较高，而为了能有效维持供电，应该将对电源数量和电路进行科学设计。比如，选用两个电源同时作业，并构建两条具备相互独立性的10kV 供电线路，以便于实现对高层建筑物内所有用电设备的统一供电[3]。

此时，高层建筑电气工程供配电系统设计人员应该从整体出发，在保证系统设计可靠性和线路稳定性的基础上完成系统优化。比如，基于单母线分段式设计开展高压配电系统设置工作，为实现电路切换和安全保障提供便利。单母线分段式设计的一大特点就是互为备用，能切实实现对建筑物电力运行安全性和稳定性的控制。当然，这种两个电源同时供电的方式并不适用于所有高层建筑，所以在个别工程中也可以选择使用不分段界线的设计方案作业。

2.3 配电箱与导线设计

配电箱是高层建筑电气工程之中的重要设备，其位置和内置环境设计也应该成为供配电系统设计的重点。在实践中，设计人员应该依照国家和行业内的相关标注，开展供配电系统配电箱的设计。此时，配电箱（如图1 所示）之中应该包含开关保护装置、测量仪器仪表以及各类型的辅助设施，可以借助全封闭或半封闭的柜体完成对电气元件的有效集合。当然，现阶段也有许多配电箱是通过保护屏的形式集合电气元件的。在设计时，相关工作人员需要重点关注警报信号发送功能。比如，设计手动或自动分断控制电路方案，确保供配电线路故障可被及时隔离，且异常信号能被迅速传递。同时，设计人员应该合理设计建筑内的供电回路。比如，保障照明系统与插座供电回路分离，为照明配电箱提供单独的供电回路；而在空调供电回路方面则可区分客厅和其他空间回路。

在导线选用和设计环节，相关工作人员需要做好合理地规划和分配。高层建筑的供电线路复杂性极高，而且导线作为电荷运动的载体承担着输送电能的重任。所以，为保证实用性，在选择导线时应从供配电系统的整体安全性和可靠性方向进行考量。比如，基于电气标准、高层建筑物的实际用电需要、供配电系统设计方案以及成本预算等影响因素，选择技术经济性最强的导线。

2.4 低压断路器选用

图1 配电箱

为了实现对高层建筑中主体电气的有效保护和控制，在供电系统和照明系统的应用环节合理配置低压断路器。只有应用可靠性高、安全性强的低压断路器才能为高层建筑的电器使用安全性提供根本保障。所以，在高层建筑供配电系统设计环节，低压断路器的选用也是极为重要的一项工作。

相比于闸刀或者保险丝等传统断路方式，低压断路器的保护功能更为全面，使用灵活性也更高，所以更适用于系统复杂性相对较高的高层建筑动力照明系统。从电路类型上来看，低压断路设备有直流电路和交流电路之分；而从结构类型上划分，则有封闭式设备和框架式设备之分。在该装置的应用环节，将依据电压变化及时切断电路。比如，电压低于额定电压一半以下，则低压断路器会自动启动并切除不重要用户，以保障电动机不受损且电网电压可控。低压断路器的根本作用是保护电路，所以当保护对象存在差异时，可选用的保护措施也不相同。比如，在变电所之中，设计人员不仅可以为其匹配通用的保护装置，还能基于远程控制功能来安装低压断路器，为有效控制和保护插座线路安全奠定良好基础。