高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計研究簡介

陳劍

摘 要：越來越多的高層建筑流行于全國各地，高層建筑的供配電越來越復(fù)雜化，所以做好高層建筑的供配電設(shè)計對于高層建筑功能的發(fā)揮起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：高層建筑 用電負(fù)荷 供配電系統(tǒng) 特點 設(shè)計

中圖分類號：TU238.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的高速增長，越來越多的高層建筑在全國各地拔地而起，我國高層建筑的數(shù)量以及高度都在不斷的刷新著紀(jì)錄。隨著高層建筑的不斷興起，經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，用電量也大幅度的提高，高層建筑的供配電越來越復(fù)雜化，所以做好高層建筑的供配電設(shè)計是一個新的急需解決的課題。

1 用電負(fù)荷等級及分類

對高層建筑的負(fù)荷計算考慮一般按照兩種負(fù)荷來計算，一種是穩(wěn)定型負(fù)荷的建筑物，用電負(fù)荷雖然有一定的增長但是相對來說比較穩(wěn)定；另外一種是發(fā)展型負(fù)荷的建筑物，此類建筑物既要考慮到目前的用電負(fù)荷水平，又要考慮到未來的發(fā)展需要。一級負(fù)荷：供電中斷將造成重大的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)影響的或造成嚴(yán)重人身傷亡事故，中斷供電將造成嚴(yán)重的公共場所秩序混亂。二級負(fù)荷：供電中斷將造成比較大的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)影響，中斷供電將造成公共場所秩序混亂。一級與二級以外的負(fù)荷一般稱為三級負(fù)荷。高層建筑物的消防控制室、消防水泵、消防電梯、火災(zāi)報警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、火災(zāi)事故照明以及疏散指示標(biāo)志等設(shè)施的消防用電必須按照一級負(fù)荷要求供配電。按照有關(guān)規(guī)定，一級負(fù)荷設(shè)施應(yīng)由兩個和兩個以上獨立電源供電，二級負(fù)荷應(yīng)由兩回路或經(jīng)專用回路供電。如有偶發(fā)性停電故障，則對一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷應(yīng)設(shè)置應(yīng)急起動的柴油發(fā)電機(jī)組供電。其中對特別重要負(fù)荷設(shè)施根據(jù)需要配備不間斷停電裝置（UPS），此外在地震等特殊情況下，高層建筑內(nèi)UPS裝置都不能保障供電時，為了保證樓內(nèi)人員安全撤離，需要設(shè)置獨立的可充電干電池應(yīng)急燈組。為了提高負(fù)荷供配電的可靠性，還可根據(jù)需要自行設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組等其他備用電源。

2 供配電系統(tǒng)的特點

由于高層建筑功能的多樣性，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，用電需求的多元化，這些因素決定了高層建筑供配電系統(tǒng)的首要特性—可靠性。國內(nèi)的高層建筑許多都采用了兩路獨立的電源進(jìn)行供電互為備用以確保高層建筑的可靠供電。高層建筑因其用電量大，需采用高壓供電，10 kV電壓進(jìn)線，設(shè)置備用柴油發(fā)電機(jī)，如設(shè)置兩路獨立電源有困難時，可采用一路專用線供電。高層建筑供配電的另一個特點是高壓深入負(fù)荷中心，這是為了節(jié)省工程造價，節(jié)約了大量的電纜盒電線，因此變壓器一般設(shè)置在建筑物內(nèi)部，采用電纜放射式供電系統(tǒng)的習(xí)慣做法，依據(jù)負(fù)荷的不同分配，變壓器課設(shè)置在建筑物的頂層或底層，在我國一般設(shè)置在底層或者地下室部位，這樣設(shè)置有利于運(yùn)輸、施工安裝以及保養(yǎng)維護(hù)又不至于影響建筑物的外觀。由于高層建筑供配電的復(fù)雜性，對供配電系統(tǒng)的另一個重要要求是電器設(shè)備能防火，確保安全，因此一般采用具有防潮、防火、低噪的干式變壓器和環(huán)氧樹脂澆注式變壓器，斷路器也多采用真空斷路器或氣體絕緣斷路器。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計

3.1 高壓供電系統(tǒng)

高層建筑的用電負(fù)荷比較大，需采用高壓供電，在我國供電電壓一般為10 kV，單母線制由于其結(jié)構(gòu)簡單，成本小經(jīng)濟(jì)效果好，高壓供電系統(tǒng)一般采用單母線制，具體結(jié)線有以下幾種：單母線分段，兩路10 kV進(jìn)線同時供電互為備用，當(dāng)母線出現(xiàn)故障或檢修時可以保障部分用戶供電，但是母線引出線斷路器故障和檢修時，引出線用戶也必須停電，高壓母線向各配電變壓器以放射式供電，由于母線分段，供電可靠性得以提升；單母線不分段，兩路10 kV進(jìn)線，一個正常使用另一個備用，當(dāng)工作電源故障或檢修時，備用電源可以自動投入也可以保證兩路負(fù)荷用電；當(dāng)只有一路高壓供電時，課采用附近的低壓供電或采用備用柴油發(fā)電機(jī)

供電。電力系統(tǒng)不可能永續(xù)正常運(yùn)行而不發(fā)生故障，為了保證重要的用電負(fù)荷在電力系統(tǒng)故障或檢修而不能供電時，高層建筑的供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計雙回路供電來滿足用電需求，此外還須配置柴油發(fā)電機(jī)組來確保用電可靠性。

3.2 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)也是高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，低壓配電系統(tǒng)的連接組成方式，可以采用放射式、樹干式或混合式。在我國樓層配電主要是以混合式為主，而且均采用插接式絕緣母線槽沿豎井垂直鋪設(shè)，水平干線則采用全塑電纜與豎井母線連接的方式，混合式配電系統(tǒng)中，每根干線對應(yīng)一個供電配電所以其可靠性相對較高。一般電力負(fù)荷與照明負(fù)荷須分開配電，又由于正常運(yùn)行與事故狀態(tài)的不同要求，電力和照明又分成正常和事故系統(tǒng)，最終配電系統(tǒng)一般由正常電力，正常照明，事故電力和事故照明四部分組成，這樣既保證了經(jīng)濟(jì)性有保證了安全性。

3.3 變壓器

變壓器是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)代社會高層建筑的規(guī)模越來越大，高層建筑供配電系統(tǒng)中高壓深入負(fù)荷中心勢在必行，從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)角度來考慮，為了施工安裝維護(hù)管理的便利性，在我國，選擇了將變壓器放置在高層建筑的底層或地下室。另外從安全角度出發(fā)，一般采用具有防潮、防火、低噪的干式變壓器和環(huán)氧樹脂澆注式變壓器。配電變壓器應(yīng)根據(jù)高層建筑的功能及使用特性綜合考慮，按照略高于配電變壓器最佳負(fù)荷率來進(jìn)行變壓器容量選擇，一般認(rèn)為變壓器負(fù)荷率在70%左右較為節(jié)能經(jīng)濟(jì)合理。在配電變壓器型號選擇過程中，應(yīng)優(yōu)選空載損耗、負(fù)載損耗等均較小的節(jié)能性變壓器。

3.4高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

高層建筑以其高耗電特性，高層建筑的供配電系統(tǒng)必須考慮節(jié)能降耗要求，這就要求必須詳細(xì)統(tǒng)計計算高層建筑內(nèi)部的用電負(fù)荷情況，照明供電系統(tǒng)的優(yōu)化與節(jié)能燈具的設(shè)計布置，各種機(jī)械及電器設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計，消防安全設(shè)施等的技能規(guī)劃設(shè)計，還包括各種新能源的綜合利用優(yōu)化設(shè)計，例如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)等再生能源系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計。

4 結(jié)語

高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)綜合全面考慮設(shè)計，不僅要考慮其可靠性、經(jīng)濟(jì)性，還要考慮安全性。高層建筑供配電系統(tǒng)還有許多特性，其設(shè)計還值得許多探討研究，在設(shè)計過程中必須采取有效的對策，這對高層建筑發(fā)揮其高服務(wù)性能起著巨大的推動作用。

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