高层建筑电气工程供配电系统设计研究

刘宽

摘 要：近年来，社会进步迅速，随着城市规模的不断扩大发展，人们对于居住条件及环境要求也愈发严格，使得高层建筑的数量不断增加。对于高层建筑而言，实际占地面积大，且内部建筑结构复杂，同时用电量也巨大。所以在进行高层建筑的用电总量确定的时候，需要综合考量负荷的各方面特点，并结合实际情况使用需要系数及同期系数。

关键词：高层建筑;电气工程;供配电系统设计研究

在经历了两次工业革命后，上个世纪在西方发达国家开始出现了超高层建筑物，随后超高建筑成为了一个城市乃至一个国家兴盛的标志，全世界范围内兴起了建设超高层建筑的狂潮。深入探究，超高层建筑出现的主要原因是城市人口暴增，土地面积无法承载过多的人口，加上工程建筑水平的提高，这使得其成为了打破城市发展瓶颈的“法宝”。高层建筑的电气供配电系统设计和高层建筑的建设一样复杂、繁琐和具有技术特点，优化高层建筑电气工程供配电系统设计能够让高层建筑的运行更加稳定，发挥高层建筑在作用上的优势特点。下文阐述了高层建筑供配电系统的设计理念，为推动高层建筑电气工程的发展提出了方案措施。

1 高层建筑电气工程供配电系统概述

在规划高层建筑的电气设备时，必须首先考虑电力负荷。如果无法准确估算高层建筑中电气工程的实际电力需求，则无法保证电力设备的有效使用。它还会影响电气设备的安全并对人们的生命和财产构成威胁。使用系数方法和负载密度方法的计算方法可用于计算构建多层建筑物所需的电力负荷。通过两种计算方法获得的计算数据可以显示更准确和先进的电气工程项目。

2 高层建筑电气工程供配电系统设计的主要原则

供配电系统作为高层建筑机电工程的重要基础，不仅承载着建筑电力系统电能的配用环节，而且也可以分为区域变电站和用户变电站两种部分。高层建筑的供配电系统主要服务对象就是以建筑使用者以及建筑内部电气设备为主，所以供配电系统的稳定运行，能够对建筑电力系统整体的安全性能具有非常重要的影响。一般来说，高层建筑相关的供电系统主要采用的是单方向流动的模式，由电源端至用户端，这样就能够保证电源分配和降压的快速处理，使得外部电能转化为可供用户端直接使用的电能。由于现阶段高层建筑电压并不超过110kV，所以结合建筑设计的实际需求即可。通过科学合理的判断用电量、系统负荷等基础参数，综合各种可能出现的问题，这样才能满足建筑基础整体的使用功能，也能够保证高层建筑供配电系统的可扩展性。在高层建筑电气工程供配电系统设计时，也必须遵循安全节约、节能环保的设计要求。设计人员在进行供配电系统设计时，必须要充分的考虑到节能环保的需求，只要根据科学的方式判断设备型号，尽量避免出现能源资源浪费的情况加强供配电系统的成本控制。此外还应该选用节能环保的材料，最大程度上减少高层建筑供配电施工，环境污染等问题。

3 高层建筑电气工程供配电系统设计

3.1 变压器的设计

为了能够让供配电系统更具有安全性和可靠性，需要考虑到变压器的运行情况，同时要重视变压器的材质类型，耗能低的变压器能够节约经济成本，减少电能的消耗。百分之七十至百分之八十五之间的负荷率是变压器运行的最优状态，如果长时间在这个数值之内工作，能够有效缓解变压器的工作压力，增大变压器的承载能力，不仅可以稳定供配电系统，还能够电力资源的反复利用，提高能源利用价值。因为高层建筑的运行使用具有周期性，用电量也是时常多变，所以要对变压器进行有规律的调整，针对不同的时段和时期调节变压器。例如白天工作时间用电量必定多于夜晚，夏冬季节空调使用率高用电量一般多于春秋，这样的时间性区别需要通过调整变压器才能更高效地节约用电资源和高层建筑的运行成本。比如针对日间工作时间段变压器的负荷较大，这时可以使用独立的变压器作为日间变压器，这样一来可以满足到供配电日夜差距大的特点，降低电力损耗，缓解变压器的运行压力和负荷过大的情况。

3.2 供配电系统配电箱的设置

根据电气设计的相关要求，供配电系统的配电箱中应该安装各种开关保护装置、测量仪表和多种辅助设施，在完全封闭或半封闭状态的柜体或保护屏实现电气元件进行集合。一般情况下，可以采用自动开关装置或者采用手动的方式对电路进行分断控制，如果供配电线路存在故障，可以对故障区段进行隔离，发出相应的报警信号。在发、配、变电所中，可以安装测量仪表来对配电网运行参数进行采集和显示，还可以调整多种电气运行参数，利用信号装置提示运行参数的偏离情况。高层建筑物中的照明配电箱，供电回路应该满足三个不同方面的要求，保证照明系统、插座有具备单独的供电回路。再者，空调装置的回路可以划分成客厅空调和之外的两个给空调供电的插座。最后，壁挂空不安装漏电保护装置之外，其它的空调插座都应该单独安装保护装置。

3.3 低压配电系统的设计

高层建筑物另一个关键的组成部分就是低压配电系统，在进行电气设计时，应该考虑好各方面的电气保护措施，才可以让低压配电系统发挥出更好的作用，避免也不必要的安全事故。需要做好高层建筑物的接地保护设计，接地保护措施的完善，可以防止低压配电系统产生一些突发的情况。由于低压配电系统很容易受到外界的干扰，从而对正常的供电产生影响。低压配电系统的接地主要有IT接地系统、TT接地系统以及TN接地系统等，如果低压配电系统存在漏电问题，会对人员和设备造成很大的伤害，应该在配电保护柜中安装漏电断器器，避免出现漏电问题，可以有效的提高建筑物用电安全。

3.4 减少线路损耗

在电力传输过程中，由于各种各样的因素，所以线路损耗无法避免，但是可以通过恰当的设计来减少线损。当电流从线路中流通时，由于不同的线路材质以及负荷会造成一定的功率损耗，所以必须要保证电网的功率因数得到全面提升，选择更好的材质，尽可能减少线路中的电阻，避免电网无功功率。

3.5照明设计要点

对照明节能设计而言，其主要指的是在确保照明的质量前提下，来对于照明电路当中能量损失实施一定程度降低，而且能够有效达成能量运用的最大化目地。通常状况下，其主要是涵盖了下面两类：①照明措施选取：应对于自然光进行充分运用，这是照明能耗得到节约的关键措施之一，就是电气设计工作人员应该尽可能考慮到人工照明以及自然光充分的结合，进而在非常大程度上使照明电能得到节约;②选取合理光源：最根本准则是应当依照不一样场地来选取不一样光源。选取适当照明措施以及设备也是一类可行节约电能措施。

4 结语

在高层建筑中，所需的相应负荷比较大，要做好电气工程的各项设计，做好线路的选择、做好防火措施，实现安全可靠合理的节能用电，要对供电系统的设计方案反复推敲，确保整个系统可以安全的运行。高层建筑的常规设计是一项具有挑战性的任务。此设计过程要求设计人员多次执行适当的分析并评估项目计划。有必要确定负载容量计算是否准确以及电源选择是否合理等确保最终设计的合理性，有助于高层食品和能源分配的良好发展。

参考文献：

[1]刘延鹏，姚雯雯.高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析[J].住宅与房地产，2017（35）：96.

[2]贾浚辰.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].山东工业技术，2018（21）：104.

[3]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018.4（16）：154～155.

[4]徐国华.现代高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析[J].住宅与房地产，2018（19）：131.