高层建筑供配电系统的电气设计分析

邓涛

【摘要】随着建筑和科技水平的提高，以及城市化的进程不断加快，城市的可利用土地也越来越少，为了能够缓解城市人多地少的现状，必须要充分的对土地资源加以利用。通过高层化纵深化的方向发展，可以确保城市建筑供应充足，但是在高层建筑中由于电气设计系统关系着整个建筑运行的安全稳定，所以必须要加强对高层建筑电气设计的可靠性分析，综合低压配电系统和高层建筑电气设计的主要特点进行分析，提高低压配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性。

【关键词 】高层建筑;供配电系统;电气设计

引言

我国城市发展速度非常快，因此也提高了建筑行业的发展速度，尤其是高层建筑工程。高层建筑工程施工难度较大，在高层建筑电气设计过程中，需要结合低压供配电等标准进行设计，并根据时代发展需求设计各类用电系统，提高高层建筑电气设计水平。

1 高层建筑供电系统电气设计原则

高层建筑供配电系统的电气设计内容繁琐，环节复杂，所以必须依照设计的原则进行合理的电气设计。电气设计的原则有以下几方面：

1.1 安全性

高层建筑的供配电系统选择如果有些许不合理，就会大大增加用电的安全隐患，增加用电事故发生的可能性，因此在电气设计时必须重点考虑设计的安全性，保证用户的用电安全，减少由此带来的经济财产损失，甚至是人员伤亡损失。

1.2 经济性

高层建筑用电系统的庞大，决定电气系统施工时的成本较高，因此必须注重设计的经济性，控制电力系统的施工成本。但经济性设计原则必须在安全原则的基础上进行，保证电力系统的整体质量。

1.3 节能性

当今电气设计的一项重要原则就是节能性，以保证符合社会建设的可持续发展的要求，走绿色环保的建设道路。当今社会发展的主体要求就是节能减排，保证资源的节约，提高资源的利用率。电力资源是当今社会建设发展所需的重要资源，电力资源的应用同时涉及到许多其他资源的应用，同时电力资源的浪费可能导致某些环境问题的发生。因此在耗电较多的高层建筑的电气设计时必须考虑设计的节能性。

1.4 稳定性

供配电系统的稳定性容易受到外界因素的影响，从而影响用户的用电质量与安全，所以在进行电气涉及的环节必须考虑系统输电的稳定性，以此保证供配电系统的质量。

2 高层建筑供配电系统电气设计

2.1 高层建筑供配电系统电气设计特点

2.1.1 供配电的网络系统的优化需求

高层建筑供配电系统的电气设计一大特点就是对供配电网络系统的优化。具体表现在三方面：第一，确保供电网络与变电网络的安全性与可靠性，提供安全可靠的基础支持。第二，对中压供配电的优化方式。第三，对于供配电的核心，即高压电网必须进行优化作业，保障电网的稳定与安全。

2.1.2 变压器的选择

高层建筑涉及到用电多样性的问题，导致电压会发生变化，为稳定电压与保证用电安全必须选择合适的变压器。在选择时必须充分考虑变电器的容量，能有效地调节控制电压。

2.1.3 供电用户信息的管理与控制

为保证高层建筑的用电安全必须加强对供电用户信息的管理和控制，了解用户的用电需求，保证供电系统可满足用户的用电需求。

2.1.4 自控配电系统智能化发展

高层建筑供配电系统用电设计的一个主要特点就是利用智能化的自控配电系统，以保证对整栋建筑的电系统进行高效的控制。

2.2 高层建筑低压供配电系统电气设计

低压配电系统中比较常用的结线方案有 ： 每两台变压器的低压侧，均采用单母线分段运行的方式，即所谓互为备用的桥式结线。这种结线方式，在保证重要负荷供电可靠性上起着一定的作用。应用这种结线方式，应注意两段母线的备用方式，是热备用还是冷备用。热备用即母线分段开关在任一方低压受电失电时，母联断路器应能自动投入;冷备用则在一方失电后，由人工确认后手动投入母联断路器。采用何种备用方式，应根据对系统供电可靠性和变压器备用率的大小确定。可靠性按常规理解，自动投入应该比较可靠。但这种结论，若母线发生故障（或该段母线的馈线发生故障，且其保护不动作），引起该母线段受电跳闸失电，此时故障未消除，母联断路器的自动投入，可能会越级跳闸，引起正常母线段的受电跳闸，就会造成整个低压系统的失电，无法满足重要负荷的可靠供电。

3 高层建筑供配电系统电气设计内容

3.1 线路设计

高层建筑电气设计中线路设计的前提是确定损耗最低的情况下的传输模式。因为高层建筑对电能的消耗都是巨大的。线路的设计会对电能的传输造成很大影响，所以高层建筑供配电系统的电气设计必须重点考虑线路的设计问题，保证建筑所需电能的正常输送。在设计过程中电能输送的稳定性是必须考虑的，这涉及到用户的用电质量与安全。在线路设计中增加稳压装置起到调节电压的作用。常用的稳压装置是变压器，利用其调节电压的作用，将高层建筑中各用户电压控制在合理范围内。

3.2 照明设计

每个高层建筑物的照明系统都是非常庞大的，尤其是近几年来外墙体照明装饰系统的增加，导致高层建筑的照明系统所需用电是巨大的。因此在供配电系统的电气设计中必须满足高层建筑中照明系统上的用电需求。此外，在高层建筑的照明设计中要做到将普通照明与消防照明区分设，各自采用单独的回路设置，保证普通照明发生如火灾等安全问题时，消防照明的正常运行。而在实际设计中，设计人员应用自动化控制系统进行二者的单独控制工作，保证两部分照明系统的单独控制，降低控制失误情况出现的可能性，从而保证高层建筑整体照明系统的正常运行。

3.3 导线连接设计

在电气设计中导线的连接向来是一项重点工作内容，因为这项内容不仅影响整栋建筑供配电系统的正常运行，同时也涉及到电气工程的成本问题。为保证高层建筑供电的安全，在建筑施工时必须保证材料的隔热、散热性，同时保证导线施工环境的卫生整洁、无污染物，避免其引发用电安全事故。在设计导线连接方式时必须考虑方案的整体可行性，避免部分线路出现问题影响正常的用电或引发安全事故。在导线连接时要按照不同的输电用途选用合适规格的导线及连接方式，如照明支线为 2.5mm2。重点注意地下人防区导线连接时必须对其进行密闭防护处理，减少环境对导线的影响，保证线路的安全。

3.4 设备安装

高层建筑供配电系统的电气设计中还要考虑具体设备的安装方式，如配电柜的安装应采用落地式的安装方法，而其他设备带的控制箱应采用墙体懸挂式的安装方法，而且需要保证高出地面 1.5m。

3.5 电源设计

保证高层建筑的用电正常，就要保证电源设计的合理性。首先电气系统的电能消耗计算，保证供电形式的选择科学、合理;其次保证电源安装处环境的安全卫生，避免由此引发的安全事故如火灾等。此外，电源设计必须符合高层建筑的需求。尤其是办公楼的电源设计应根据具体的用电负荷情况进行分级设置。常见的分级方式为三级控制方式，在一二级用电负荷存在时，必须根据区域用电情况设计电源，当一二级负荷较小时，可设置自备电源。办公楼的用电情况复杂，所以必须根据与供电单位的协商状况确定供电方式后，进行电源设计。

参考文献

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[4] 陈宝莹 . 低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨 [J]. 通讯世界，2017（13）：172-173.