淺析當(dāng)前民用高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計

【摘要】近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，民用建筑業(yè)也發(fā)展迅猛，民用高層建筑工程日益增多，并且在整個建筑工程中所占比例也越來越大。在這種情況下，民用高層建筑供配電系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性等問題已經(jīng)引起了社會的高度關(guān)注。而供配電系統(tǒng)作為民用高層建筑的主要組成部分，在保障用電安全等方面發(fā)揮著重要作用。因此，必須高度重視民用高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計，提高其安全性與科學(xué)性，在滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求的基礎(chǔ)上，不斷提高用電質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】民用高層建筑；供配電設(shè)計；安全性

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，大量民用高層建筑不斷建成并投入使用。在這些民用高層建筑中，由于機(jī)電設(shè)備種類較多，用電負(fù)荷較大，對供電的安全性以及可靠性等方面的提出了更高的要求。供配電系統(tǒng)設(shè)計作為民用建筑電氣設(shè)計的重要組成部分，設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣在很大程度上會對民用高層建筑電氣系統(tǒng)的運行產(chǎn)生直接的影響。正是在這個意義上，我們必須高度重視民用高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計，確保其能安全穩(wěn)定運行，保護(hù)好人民的生命財產(chǎn)安全。

一、我國民用高層建筑供配電系統(tǒng)的主要內(nèi)容

與工業(yè)建筑或其它建筑類型相比，民用高層建筑有著自身的顯著特點。首先，使用人員較為密集。民用高層建筑由于建筑體較高，建筑及使用面積大，因此，可以容納較多人員。其次，民用高層建筑功能多樣化。在現(xiàn)代社會中，很多民用高層建筑具有非常多的功能，往往集辦公、娛樂以及商業(yè)等于一身，體現(xiàn)出多元化傾向。再次，民用高層建筑的配套電氣設(shè)備多。由于建筑具有較多功能，因此必須考慮到使用以及安全等方面的需要，包括消防、空調(diào)等專業(yè)化需求以及與日常管理維護(hù)所需電氣設(shè)備等。最后，民用高層建筑內(nèi)部裝飾復(fù)雜。由于需要滿足多種使用功能，所以民用高層建筑的裝修標(biāo)準(zhǔn)高、裝飾程序復(fù)雜，這樣才能充分滿足日常生活的需要。但是，由于這類建筑中人員密集、設(shè)備較多以及經(jīng)常開展各種商業(yè)性活動等，這又易于造成較大的火災(zāi)或者其他安全隱患，因此必須充分考慮到消防以及安全維護(hù)等的需要。具體來說，民用高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：

（一）供配電系統(tǒng)必須安全可靠，充分滿足各種特殊情況的需要。對于民用高層建筑來說，由于屬于人員密集場所，因此，供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性與人員以及機(jī)器設(shè)備的安全狀況等緊密相關(guān)。如果供配電系統(tǒng)缺乏安全可靠性，就易于造成嚴(yán)重的安全隱患。所以，為了避免各種安全事故的發(fā)生，民用高層建筑必須高度重視供配電系統(tǒng)設(shè)計的可靠性與安全性。同時，在現(xiàn)實生活中，由于民用高層建筑的各類電氣設(shè)備多，用電負(fù)荷較大，因此必須要充分考慮特殊情況，確保供配電系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。所以，為了充分保證供配電的可靠性以及工作人員及電氣設(shè)備的安全，應(yīng)當(dāng)取兩路或兩路以上的獨立電源進(jìn)行供電，并設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。當(dāng)采用柴油發(fā)電機(jī)、EPS作應(yīng)急電源時，其容量應(yīng)滿足消防設(shè)備持續(xù)運行時間的要求。在此值得一提的是EPS應(yīng)急電源裝置的初裝容量應(yīng)保證蓄電池組在更換之前的任意時間內(nèi)都能滿足消防設(shè)備持續(xù)運行時間的要求。

（二）采取有效措施滿足電氣設(shè)備對于質(zhì)量的要求。對于民用高層建筑物來說，由于樓層較高，供配電線路長，線路損耗以及電壓損失較大，因此，在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，配電變壓器應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況進(jìn)行分層布置，確保供配電的安全。同時，對于所選用的設(shè)備、元件以及電氣材料應(yīng)當(dāng)確保符合國家相關(guān)規(guī)定和使用標(biāo)準(zhǔn)，做到安全可靠。

（三）供配電系統(tǒng)在使用中必須簡單可靠，易于操作，并且檢修方便。在供配電系統(tǒng)設(shè)計中，必須做到正常工作電源與柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急電源可以自成系統(tǒng)，獨立配電。這樣就可以確保萬一發(fā)生事故時，能夠自動切換，確保供配電系統(tǒng)的安全可靠。要做到即使在發(fā)生火災(zāi)等特殊情況下，消防設(shè)備也能夠由應(yīng)急電源提供連續(xù)穩(wěn)定的用電保障。同時，從安全角度考慮，低壓配電級數(shù)不宜設(shè)置過多。

（四）供配電設(shè)備的設(shè)置應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理。一般來說，民用高層建筑的地下有兩層，配電室機(jī)房應(yīng)當(dāng)放置在地下一層，這主要是從維護(hù)設(shè)備性能的角度進(jìn)行考慮的，這樣做不僅有助于電氣設(shè)備的通風(fēng)冷卻，而且也可以與其他電氣設(shè)備共用運輸通道。同時，樓層配電室要設(shè)在電氣豎井內(nèi)，而且配電箱與電纜應(yīng)當(dāng)安裝在豎井的不同側(cè)面。另一方面，供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計也應(yīng)當(dāng)合理科學(xué)。由于民用高層建筑的低壓配電網(wǎng)絡(luò)多采用混合式配電系統(tǒng)，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)電壓負(fù)荷大小以及樓層情況，采用不同結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)。

二、民用高層建筑供配電設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則

由于民用高層建筑的特殊性，因此，在對民用高層建筑的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，必須嚴(yán)格遵循一定的原則。具體來說，主要包括以下內(nèi)容：

（一）可靠性原則。在民用高層建筑中，由于使用人員密集，涉及面廣，因此，供配電系統(tǒng)設(shè)計必須堅持安全性與可靠性。在規(guī)劃設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)首先科學(xué)分析實際用電負(fù)荷等級，在此基礎(chǔ)上保證供配電系統(tǒng)能夠在任何運行方式下都可以持續(xù)性提供電力保障，從而確保電力供應(yīng)的安全可靠。

（二）簡潔性原則。由于高層建筑電氣設(shè)備較多，因此在日常使用以及維護(hù)的過程中，供配電系統(tǒng)的線路設(shè)計要追求簡單、清晰，盡量避免過多的電氣設(shè)備。同時，電氣設(shè)備及線路的設(shè)計要方便使用、易于操作。只有這樣，才能充分保障供配電系統(tǒng)的安全運行，并且也有助于對各種故障進(jìn)行及時處理。

（三）保障安全性原則。在民用高層建筑中，由于電氣設(shè)備以及功能需求較多，因此，在日常工作過程中，應(yīng)當(dāng)充分保證操作人員在日常工作以及在檢修維修過程中的安全性。

三、民用高層建筑供配電設(shè)計的基本思路

民用高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的主要目的，就是要采取科學(xué)有效的技術(shù)手段，充分滿足各種電氣設(shè)備的用電需求，確保供電設(shè)備及其性能的安全性與可靠性。因此，在設(shè)計的過程中，為保障民用建筑中電氣設(shè)備的安全運行，必須要在把握供配電設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，對電氣設(shè)備以及其線路的運行及其維護(hù)提供可靠的安全保障，及時防范和化解安全風(fēng)險及電氣事故的發(fā)生。

（一）根據(jù)供電需要計算電力負(fù)荷。在現(xiàn)實生活中，由于電力負(fù)荷事故所造成損失及社會影響的程度不同，一般將電力負(fù)荷分為一、二、三等級別。一般來說，造成的影響越大，損失程度越高，對供電可靠性的要求就更加嚴(yán)格。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)文件的要求，電力負(fù)荷等級要根據(jù)高層建筑的性質(zhì)、規(guī)模以及當(dāng)?shù)毓╇妼嶋H等情況，綜合確定民用高層建筑的電力等級、電源回路數(shù)以及是否設(shè)置自備電源等。

根據(jù)相關(guān)要求，一級負(fù)荷應(yīng)當(dāng)安排兩個獨立電源保障供電，并且有一個電源可以持續(xù)供電。對于特別重要的電力負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)考慮到在一個電源系統(tǒng)因為檢修或者發(fā)生故障情況下，另一電源系統(tǒng)也由于故障等原因不能提供電力供應(yīng)的特殊狀況，因此除以上兩個電源之外，還應(yīng)當(dāng)增設(shè)應(yīng)急電源，防止意外事故的發(fā)生。而應(yīng)急電源系統(tǒng)的設(shè)置必須要考慮到電網(wǎng)的條件以及負(fù)荷所允許中斷供電的時間等因素，應(yīng)當(dāng)選擇采用獨立發(fā)電機(jī)組，只有這樣才可以不間斷提供電源。對于二級負(fù)荷的供電系統(tǒng)來說，應(yīng)當(dāng)在變壓器以及線路出現(xiàn)故障的情況下不能中斷供電，即使在供電中斷之后也能及時恢復(fù)供電?？蓞⒖紙D一：負(fù)荷分組方案。

（二）綜合考察并確定供電電壓。民用高層建筑供配電系統(tǒng)的正常運行與供電電壓之間存在著緊密聯(lián)系，而供電電壓主要取決于電力負(fù)荷、供電距離以及供電線路的回路數(shù)等因素。在一般情況下，有些高層建筑沒有特別重要的電力負(fù)荷，且一級負(fù)荷容量較小，可以采用兩路電網(wǎng)電源供電或者一路電網(wǎng)電源加應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電的方式提供電力。供電電源采用獨立的10kv高壓電源，由電網(wǎng)電源引入民用建筑開關(guān)房。低壓配電電壓采用380/220V，設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)，以確保消防設(shè)備用電。如果對用電負(fù)荷有特殊要求時，可以由柴油發(fā)電機(jī)組提供電力保障。

（三）科學(xué)確定高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計。對于民用高層建筑的供配電系統(tǒng)來說，一般包括高壓供配電系統(tǒng)和低壓供配電系統(tǒng)。而設(shè)計高層建筑的供配電系統(tǒng)，不僅要考慮技術(shù)因素和規(guī)范要求等因素，而且要充分研究日常使用以及管理維護(hù)等方面的需要。

民用高層建筑應(yīng)當(dāng)充分考慮從電網(wǎng)獲取電力供應(yīng)。在通常情況下，住宅區(qū)的高壓配電，一般按照總建筑面積等確定配電所，以提供有效的電力保障和電力供應(yīng)。而對于單體建筑面積較大用電負(fù)荷相對分散的大型民用建筑或者高層建筑來說，可以考慮采取多臺變壓器分散配置的方式來解決。在那些民用高層建筑中，除了底層以及地下層之外，也可以在電力負(fù)荷比較集中的中間樓層以及建筑物頂層設(shè)置變壓器。而對于那些用電負(fù)荷特別大，對供電可靠性要求較高的民用高層建筑，也可以采用雙電源同時工作的方式進(jìn)行設(shè)計安排。

（四）根據(jù)現(xiàn)實需要合理設(shè)計低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計。在日常使用的過程中，低壓配電系統(tǒng)主要承擔(dān)著分配電源的功能，在維護(hù)和提高變壓器的運行效能，提供應(yīng)急供電保障等方面發(fā)揮著重要作用。因此，在對民用高層建筑低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，不僅要考慮滿足負(fù)荷條件下正常用電的需要，而且要在發(fā)生各種故障的情況下，可以持續(xù)提供電力保障?？梢?，民用高層建筑的低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)著眼于滿足管理、供電及可靠性等方面的要求。

在特殊情況下，為了避免安全事故的發(fā)生，及時解決電力供應(yīng)中出現(xiàn)的各種問題，還要設(shè)置應(yīng)急電源。在一般情況下，民用高層建筑會選擇使用柴油發(fā)電機(jī)組作應(yīng)急電源，以進(jìn)一步提高供電的可靠性及安全性。當(dāng)電網(wǎng)供電中斷時，柴油發(fā)電機(jī)組可以快速啟動，在15s內(nèi)正常帶負(fù)荷運行，及時恢復(fù)電力供應(yīng)。當(dāng)電網(wǎng)供電恢復(fù)時，柴油機(jī)組快速退出工作并延時停機(jī)。

四、結(jié)論

當(dāng)前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對于民用高層建筑的供配電系統(tǒng)更加重視，對供配電的安全性與可靠性等提出了更高的要求。因此，在進(jìn)行民用高層建筑供配電設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合電力供應(yīng)、建筑物規(guī)模以及人們電力需求等因素制定出科學(xué)合理的解決方案。在設(shè)計以及建設(shè)的過程中，工程設(shè)計及施工人員應(yīng)當(dāng)遵循可靠性、簡潔性以及保障安全性等原則，只有這樣，才能設(shè)計出安全科學(xué)的民用建筑供配電系統(tǒng)，充分滿足人們現(xiàn)實生活的需求。

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作者簡介

曹平（1964年—），男，陜西漢中人，遵義匯興鐵合金有限責(zé)任公司，工程師，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向：電氣自動化。