高层建筑电气工程供配电系统设计研究与分析

彭颖杰

（珠海大横琴口岸实业有限公司，广东 珠海 519031）

高层建筑的电气工程配电系统主要包括：暖通空调系统，消防系统，电梯系统，智能泊车系统，这些系统共同保障了现代高层建筑的良好使用性能，同时也为高层建筑安全使用提供了保障。而供电系统又是所有电气工程设备能源良好运行的基础。因此，供电系统的可靠性十分关键。基于高层建筑本身复杂的构造，因此，电气工程配电设计有着较高的要求。

1 高层建筑电气工程供配电系统设计的主要工作与原则

1.1 高层建筑电气工程供配电系统设计的主要工作

1.1.1 高压配电系统的设计

高层和超高层建筑由于本身电气工程需求量高且集中度高，因此要求对电气工程进行良好设计，以满足整体运行的需求。由于高层建筑对电力资源使用设备较多，故使用电源均为两路独立10kV电源，两路电源互为补充，有助于提高用电安全性和使用效果。由于高压配电系统在高导建筑电气工程中占据重要的地位，是满足用电需求和安全性的关键。一般而言，高压配电系统主要采用单母线实施分段，以便在线路使用过程中可达到自动切换。彼此之间还能作为对方的备用设备，在其中一条线路出现问题后，及时启动，满足用户用电需求。因此，其是保障电力运行效果的关键。

1.1.2 低压配电系统的设计

在整个高层建筑电气项目中，低压配电系统是非常关键的。它扮演着供电系统的角色，它的正常运行，才能确保建筑能够实现预期的使用效果。所以，针对这一系统，必须采取多种有效的防护措施，使构成系统的各个部分能够稳定、可靠的运行，降低不必要的损失。尤其是接地保护，必须在施工设计时进行科学的安排和设计，才能实现更好的保护效果。

低压配电系统内的接地保护措施，能起到保护建筑供电系统中低压部分电流电压的作用，亦能规避低压配电系统发生的众多突发情况。由于低压配电系统内的电流电压易于遭受外部环境的影响而出现突发事件，影响供电工作的安全性。在低压配电系设计施工时，可针对其常见方式展开考察，主要有：低压配电IT系统、TT系统、TN系统等。

一旦高层建筑出现了电力泄露的情形，便有可能对整个建筑中的人群带来危险。故此，要求我们针对高层建筑配电系统设计时，尤其要关注漏电设施。漏电断路器作为高层建筑配电系统用于防漏电的一项关键措施，能起到提高建筑整体使用效果，促进电气系统高效运行的作用。

1.2 高层建筑电气工程供配电系统设计主要原则

供配电系统是高层建筑机电工程良好开展的基础，其承载了建筑电系系统的电能配用，且其可分为区域变电站、用户变电站这两部分。这其中，高层建筑的供配电系统主要服务于建筑使用者和内部电气设备，故要求保障供电系统的良好稳定性，促进电力系统的整体安全。

通常而言，和高层建筑相关的供电系统多是采取单方向流动的模式，即由电源端至用户端，以保障电源良好分配和迅速地降压处理。以便用户端可以直接使用。由于当前的高层建筑电压在110kV以内，因此，在设计过程中，结合建筑需求进行设计即可。基于对用电量、系统负荷等基数的合理判断，综合各方需求及可能出现的问题，才将有效地满足建筑的使用功能，促进高层建筑供认电系统达到良好的可扩展性。在针对高层建筑电气工程供电系统进行设计时，要求遵循于安全、节能的设计要求。在设计过程中，将节能需求放在首位，以科学合理的方式进行设备判断，规避能源浪费，增强系统成本控制。同时，还应尽可能采用节能性材料，降低对环境带来的污染。

2 高层建筑电气工程供配电系统的具体设计

2.1 高压配电系统设置

由于高层建筑上对电气工程有着极高的需求。故要求我们全面增强设计方面的工作，以保障建筑的良好运行。由于高层建筑涉及到众多的居住群体，使用的电力设备数量和类型都较多，因此，为满足需求通常高层建筑会采用两路独立电源，以保障用电安全，满足用电需求。高压配电系统是高层建筑的重要环节，对于稳定供电发挥着重要作用。因此，通常而言，要求高压配电系统采取单母线分段式设计，保障线路的良好运行。由于母线采用的是分段数目方式，因此，其能和电源线回路之间良好匹配。

2.2 供配电系统配电箱的设置

为了保证电气接线良好，配电箱必须要将开关设备保护电气测量仪表及相关的辅助设备共同组装到封闭或者是半封闭的金属柜上，这样才能够形成低压配电装置，通过自动开关或者手动开关的方式能够实现电路的接通或断开。当线路运行不正常或者出现故障时，则可以利用其他的线路进行切断或报警，在各个发配变电所中，利用测量仪表的方式也能够保证各种运行参数的良好，并能充分地调节部分电气参数，即具备提示或警告的功能。在高层住宅建筑中，照明配电箱的回路必须满足照明系统的需求，客厅卧室、厨房、卫生间的插座，都必须要有单独回路供电。在空调回路设置的过程中必须要设置成独立式的空调回路，除了壁挂空调插座之外，其他的插座回路都应该安装漏电保护装置。

2.3 电气设备低压断路器的选择

在现代高层建筑中，由于照明系统、供电系统必须要以低压断路器对主体电器进行控制和保护，所以低压断路器的安全性和可靠性就尤为重要。与传统的保险丝和闸刀相比较来看，低压断路器具有更全面的保功能，能够对当前变电所以及动力照明系统提供最广泛的保护功能根据电源的种类。

电气设备低压断路器可以分为直流和交流等两种电路，根据结构类型又可以分为封闭式和框架式两种低压电路。当空气开关中安有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的 50~60%，就必须对不重要的用户予以切除，否则就有可能导致电动机烧坏或者是电网电压无法恢复，而这种失压保护会马上启动，造成欠压脱扣线圈在线电压上并联。等到电压恢复正常供电时会吸住衔铁，当电压降至额定电压的 50~60%时，吸力没有弹簧的拉力大十衔铁就会撞击锁扣，断开触头，所以低压断路器最主要的目的就是对线路的保护，根据保护对象的不同还可以采取具有针对性的保护措施。例如在变电所所采用的低压断路器中，不仅可以具有低压断路器通用的保护装置，而且还能够具有远程控制的功能，实插座线路上低压断路器的有效安装。

2.4 变压器的设计

为了保证变压器的正常运行，提高变压器安全性和可靠性，必须要充分地考虑变压器的运行条件，将成本和能源消耗控制在最低，所以在智能建筑变压器的选择时应该以低能耗材质的高效变压器为主，保证变压器的负荷率在最佳状态的 70~85%左右。如果变压器的容量和负荷率始终保持在平稳状态时，可以减少变压器的数量，而增加变压器的容量，这样就能够有效的节约能源，提高能源资源的利用效率。由于受到季节性负荷，很容易导致电能质量受到影响，所以可以设置专用的变压器来应对季节性的负荷变化，实现灵活投切，保障变压器经济运行，避免由于轻载运行而造成能源损耗。例如在夏季空调负荷比较大，所以可以使用单独的变压器作为空调变压器，通过这样能够充分发挥出空调的季节性特征，减少能源消耗，保证变压器的经济效益。

2.5 减少线路损耗

在电力传输过程中，由于各种各样的因素的存在，导致线路损耗无法避免，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 结语

高层建筑电气设备繁多，施工环境十分复杂。若不能科学地设置供配电系统，将导致加大电能负荷，引发高层建筑工程供配电系统运转受限，带来经济损失，严重时甚至会发生安全事故。因此，高层建筑电气工程的配电系统设计，要求有效保障电气的安全性，加强建筑用电安全设计，探索低压供配电系统可靠性并给出有效的解决方案，促进电气设备的良好运行。