對高層建筑配電設(shè)計的思考

特日格樂

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.14.009

摘 要：改革開放以來，中國的城市發(fā)展越來越快，高層建筑、超高層建筑層出不窮、比比皆是。所以在高層建筑中，建筑施工者不得不考慮建筑的電氣線路問題。該文分析了現(xiàn)有的高層建筑設(shè)計電氣線路的問題，總結(jié)了一些具有典型意義的設(shè)計方法。希望能對今后的高層建筑和更好的電氣線路設(shè)計提供幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑 配電設(shè)計 方案

中圖分類號：TU208 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（b）-0009-02

縱觀世界各國，根據(jù)建筑的用途，高層建筑可以分為一類建筑、二類建筑以及超高層建筑。而高層建筑又不同于一般的建筑，它具有功能齊全、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員密集、設(shè)備龐大等特點。所以，在規(guī)劃、設(shè)計高層建筑時，要合理地設(shè)計配電線路。同時，在建筑施工的現(xiàn)場，必須嚴(yán)格遵守規(guī)范用電的規(guī)程、施工方案?？茖W(xué)安全地設(shè)計現(xiàn)場的用電線路。合理規(guī)范的設(shè)計線路接地。否則，將對建筑施工造成無法預(yù)料的嚴(yán)重后果。

在高層建筑上，設(shè)計供配電系統(tǒng)要注意以下方面。

保證高層建筑供電電源的穩(wěn)定性、可靠性。因為高層建筑的人員較多，使用的電器負荷較大。并且由于高層建筑的高度問題，所以其供配電線路就會越長。一方面為了減少線路損失，另一方方面為了降低電壓損失，可以根據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范、具體情況，進行分層設(shè)計、布置?？傊O(shè)計高層建筑的供配電要做到簡單、安全、可靠。

在布置變配電設(shè)備方面，安裝、維護簡便是首要原則。通常情況下，高層建筑的地下有兩層。而地下一層則是布置總配電室的地方。另外，要科學(xué)地布置供配電的網(wǎng)絡(luò)。高層建筑普遍采用混合式配電系統(tǒng)，這是為了適應(yīng)建筑的發(fā)展。

設(shè)計高層建筑的供電系統(tǒng)的關(guān)鍵點如下。

1 落實電力負荷

首先，從高層建筑的性質(zhì)、高層建筑的規(guī)模角度，高層建筑的設(shè)計施工人員要明確相關(guān)的電力負載等級。一定要結(jié)合現(xiàn)場供電網(wǎng)絡(luò)的實際情況，合理地確定高層建筑的電力負荷與容量等級。在國內(nèi)高層建筑，10 kV電源是普遍采用的電源。在電源回路數(shù)方面，要根據(jù)電力的負荷等級要求，選取合適的負載等級。其次，在實際應(yīng)用中，高層建筑的配電系統(tǒng)包括了高壓配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)兩方面的應(yīng)用。設(shè)計一套完美的建筑供電系統(tǒng)需要考慮技術(shù)方面，更需要考慮工程投資等諸多方面。

2 落實電源與電壓

在考慮高層建筑的供配電系統(tǒng)時，需要更加合理、科學(xué)地設(shè)計其結(jié)構(gòu)，使其達到理想的工作狀態(tài)。在設(shè)計過程中，要嚴(yán)格按照樓宇電量負載的等級來進行設(shè)計。然而從各級電量負載電源的角度來看，為了滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。用電量要以整棟樓宇的用電需求、用電設(shè)備、供電站的位置等因素為出發(fā)點，進行統(tǒng)籌設(shè)計。

3 變電站的位置

一般而言，高層建筑的居民人數(shù)較多，電器設(shè)備較多，所以整棟樓宇的用電負載量也較大。通常情況下，一、二級負載電量的是較常見的。在此基礎(chǔ)上，我們設(shè)計的變電站規(guī)模也就會比較大。建議在高層建筑的地下一層，設(shè)計變電站。這樣做既有利于節(jié)省地面空間，也有利于使變電場所靠近用電負荷，減少遠距離輸送造成的損耗。另外，在考慮高層建筑的變配電所時，進出的管線的密集程度較高，存在高、低壓管線相混淆的現(xiàn)象。這一點，要引起施工人員的注意。

4 落實高低壓供電系統(tǒng)的結(jié)線形式

在高層建筑中，10 kV是比較常見的高壓進線路電壓值，而在高壓線路中，多采用單母線的結(jié)線形式；在變壓器的低壓側(cè)，單母線分段結(jié)線的現(xiàn)象則是較為常見的。同時，在設(shè)計變壓器的低壓側(cè)結(jié)構(gòu)時，還需要考慮應(yīng)急母線段。這樣做的目的就是為了保證應(yīng)急情況下，可以采用一級負載電量來進行供電。

5 設(shè)計電壓、電能質(zhì)量

在設(shè)計變壓器的變壓比、電壓分接頭時，要采用較為合理的方式。一般建議采用補償無功功率的方法。同時，建議采用平衡三相負荷的方式，主要是為了要減少電壓偏差、降低系統(tǒng)的阻抗。

6 設(shè)計應(yīng)急電源

對于自動投入裝置而言，當(dāng)其動作的時間可以滿足電源中斷的供電時間時，建議在專用線路中采用自動投入裝置，并且要將自動投入裝置的位置放置在正常的線路之外。這樣，會減少相互間的干擾。如果在有條件的地方，可以考慮蓄電池式的應(yīng)急供給方式，來進行補充電量。

7 設(shè)計功率因數(shù)

在線性負載電路中，提高自然功率因數(shù)，減少變壓器、電動機的負載功率損耗，進一步提高其利用率。資料顯示，選擇合理的功率因數(shù)設(shè)備可以進一步提高負載率至75%～80%。而在非線性負載電路中，有必要進一步校正電路，使電流波形變?yōu)檎也?，提高自然功率因?shù)則是普遍采用的措施。另外，在非線性負載電路中，采用這一方法可以使它很好的檢測正弦電壓相位的變化情況，有利于獲得高頻開關(guān)整流器的電阻性能，進一步提高線路總功率影響因數(shù)。

8 防雷、接地

傳統(tǒng)的簡單防雷設(shè)計具有更加經(jīng)、可靠的優(yōu)勢。但是在應(yīng)用過程中，在高層建筑各樓層引線柱筋的作用下，樓面的鋼筋、金屬管道必須采用可靠、安全的連接方式，形成等電位層，尤其是應(yīng)該做好金屬管線的接地工作。在現(xiàn)如今的高層建筑中，防雷接地、電氣設(shè)備的保護接地、工作接地都是采取統(tǒng)一的應(yīng)用方法，即是所謂的混合接地系統(tǒng)。為了均衡電位、安全起見，首先將基礎(chǔ)鋼筋滿足接地電阻的要求，然后還需要裝設(shè)人工接地體，使得建筑物基礎(chǔ)連接成網(wǎng)絡(luò)狀。

9 設(shè)計電氣照明

設(shè)計高層建筑的照明時，主要考慮光源、亮度、范圍、位置、能量消耗、配電線路敷設(shè)等方面入手?，F(xiàn)如今，人們越來越重視建筑照明的重要性。在這方面，建議從現(xiàn)代的裝飾效果、照明設(shè)備的類型、建筑藝術(shù)的意境等方面入手，同時要兼顧節(jié)能效果。最好采用高效、綠色、環(huán)保的電光源。

10 設(shè)計消防電氣

在高層建筑中，消防電氣是必不可少的，涉及到火災(zāi)報警、火災(zāi)撲救以及挽救人民生命財產(chǎn)等方方面面。按照國家的各項規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，一定要設(shè)計、布置好消防電氣線路。而火災(zāi)報警系統(tǒng)則應(yīng)該從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，考慮設(shè)計對象等諸多因素。

11 結(jié)論

在設(shè)計高層建筑的供配電可靠性時，要從電源保障、設(shè)備線路、安全措施等方面來著手。

（1）對于電源保障方面而言，一般情況下，在一級負載線路中，需要2個獨立電源；在二級負載線路中，則使用三條回路，其中一條是專用回路。比較常見的方法是在高層建筑的地下一層布置了應(yīng)急配電設(shè)備，應(yīng)急柴油發(fā)電機等。主要是滿足一級負荷不間斷供電要求。另外，對與及其重要的關(guān)鍵部門，例如消防中心、計算機中心、事故照明燈特殊用途的設(shè)備，一定要配置UPS不間斷供電系統(tǒng)。（2）在設(shè)備線路方面，高層建筑的供配電系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，離不開良好的設(shè)備、線路保障。以斷路器為例，建議高壓線路采用真空斷路器；低壓線路則采用防漏電的斷路器；而在電力變壓器方面，節(jié)能阻燃的干式變壓器是較好的選擇。（3）從安全的角度考慮，安全的接地方式對于提高整棟高層樓宇的供配單可靠性、穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)如今，通常是將高層建筑電氣設(shè)備保護接地、工作接地混為一個系統(tǒng)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：接地的電阻值要小于4Ω。

12 結(jié)語

在高層建筑中，供配電系統(tǒng)起到了十分重要的作用。在分析、設(shè)計過程中，要準(zhǔn)確計算負載的容量、合理選擇供電電源、詳細設(shè)計變配電場所。另外還有供配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其對于整棟樓宇配電的安全運行起到了至關(guān)重要的作用。隨著高層樓宇結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，需要建筑設(shè)計、施工人員不斷地變化設(shè)計思路、提高設(shè)計的全面性、可靠性；同時還要認真總結(jié)經(jīng)驗，揚長避短，采用取得更好的成績。

參考文獻

[1] 戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設(shè)計數(shù)據(jù)手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] 李海，黎文安.實用建筑電氣技術(shù)[M].中國水利水電出版社，2001.