試析高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性

黃穩(wěn)正

廣東紫光文祥智能化有限公司

試析高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性

黃穩(wěn)正

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低壓供配電系統(tǒng)是高層建筑中的核心部分，對(duì)整個(gè)高層建筑電氣運(yùn)行體系而言至關(guān)重要，在目前高層建筑低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，受客觀因素的影響，往往會(huì)出現(xiàn)安全性問(wèn)題，因此相關(guān)人員需高度重視低壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證其運(yùn)行的可靠性。本文基于以上背景，對(duì)高層建筑低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行了探究，并提出了增加可靠性的措施，希望能為電氣設(shè)計(jì)工作人員提供借鑒。

高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；低壓供配電系統(tǒng)；可靠性

1 前言

電氣設(shè)計(jì)是高層建筑功能的重要部分，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了提高建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)用性和安全性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分重視低壓供配電系統(tǒng)的可靠性需求，讓電氣系統(tǒng)更加貼合高層建筑的使用標(biāo)準(zhǔn)。在城市建筑住房需求日漸增高的背景下，高層建筑對(duì)低壓供配電系統(tǒng)提出了更為嚴(yán)格的要求，這也為電氣設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了一定的壓力，以下將從低壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則出發(fā)，逐步提出增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的措施。

2 高層建筑低壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.1 供電安全性

供電線路的布線控制以建筑物的性質(zhì)、要求，用電設(shè)備的分布和環(huán)境因素為依據(jù)，在綠色、安全的設(shè)計(jì)原則下，高層建筑群落的低壓供配電設(shè)計(jì)中的低壓配電方式大部分為分區(qū)樹(shù)干式配電。安裝在干線首端的短路保護(hù)裝置的分支線長(zhǎng)度即為安全長(zhǎng)度的確定值，這也是值得設(shè)計(jì)人員考慮的問(wèn)題。

2.2 供配電系統(tǒng)的可靠性

一級(jí)負(fù)荷是電氣負(fù)荷中的重要部分，高層建筑的消防系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明以及自動(dòng)滅火系統(tǒng)等消防電路均為一級(jí)負(fù)荷，針對(duì)一級(jí)負(fù)荷的電器設(shè)備，除了要配備兩個(gè)必要的電源外，還需另外設(shè)置應(yīng)急電源，例如EPS和柴油發(fā)電機(jī)組是高層建筑電氣體系中最常見(jiàn)的應(yīng)急電源，可保證在特殊情況下維持一級(jí)負(fù)荷電器設(shè)備的正常供電。值得注意的是，在應(yīng)急電源中禁止介入其他電器負(fù)荷。

2.3 優(yōu)化原則

所謂優(yōu)化原則是指高層建筑的供配電系統(tǒng)的布局需符合建筑的功能與結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可考慮使用綠色材料替代傳統(tǒng)高能耗材料，或充分利用地?zé)?、光伏等自然能源。在低壓供配電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)以穩(wěn)定性與安全性為出發(fā)點(diǎn)，在滿足建筑整體的用電需求上預(yù)留出備用電量，更好的應(yīng)對(duì)電氣系統(tǒng)意外情況。此外，為了保證高層建筑電氣系統(tǒng)中各個(gè)用電設(shè)備的安全性，還應(yīng)預(yù)留出一定的線路空間，保持設(shè)備之間的安全距離，提高線路的絕緣性，若有必要，可在線路中設(shè)置防雷和防靜電器件。

3 高層建筑低壓供配電干線的分支模式

(1)樹(shù)干式分支，該方式是將各樓層配電箱設(shè)置在電氣豎井中，接式封閉母線槽和電纜穿刺線夾，讓分支更為有效，且便于安裝維修，減少抵押配電屏量，在多樓層、大負(fù)荷的建筑中比較常見(jiàn)。

(2)分區(qū)樹(shù)干式分支，該方式選擇是以每個(gè)回路干線負(fù)責(zé)供配電區(qū)域，每個(gè)回路干線負(fù)責(zé)5～6個(gè)樓層，可靠性高。

(3)放射式分支，該方式的回路與備用回路間呈相互獨(dú)立的關(guān)系，便于末端供配電箱中的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，在重要用電負(fù)荷的建筑和消防設(shè)施中應(yīng)用較多。

4 高層建筑低壓供配電系統(tǒng)的可靠性分析與措施

4.1 備用電源可靠性

高層建筑中的備用電源大部分為柴油發(fā)電機(jī)組，為了提高供配電系統(tǒng)的可靠性，備用電源通常需滿足以下要求：①電源為單臺(tái)機(jī)組時(shí)，額定容量需控制在1500kVA以內(nèi)；②若發(fā)電機(jī)組在大型商業(yè)高層建筑中作為應(yīng)急電源時(shí)，若供電系統(tǒng)終端，應(yīng)在10s內(nèi)正常運(yùn)作并投入使用，從而減少經(jīng)濟(jì)損失；③發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后應(yīng)分批投入負(fù)荷，根據(jù)由大到小的順序錯(cuò)開(kāi)容量的投入時(shí)間，盡量減小低壓母線的起動(dòng)壓降；④若電網(wǎng)恢復(fù)供電，則應(yīng)將備用電源延遲30～60s，讓市電自動(dòng)恢復(fù)，然后延遲3min讓發(fā)電機(jī)組停止工作。

4.2 系統(tǒng)主接線可靠性

①高層建筑低壓供配電系統(tǒng)直接面向控制終端，設(shè)備多，分布面積廣，且現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件復(fù)雜，電器設(shè)備和供配電系統(tǒng)本身的復(fù)雜操作和故障問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致諧波干擾。因此高層建筑低壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式應(yīng)選擇為集成運(yùn)行，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，以交流380/220V放射式與樹(shù)干式結(jié)合的方式進(jìn)行供電，從而滿足供電要求，提高供電的可靠性。②在設(shè)計(jì)供電線路時(shí)，應(yīng)考慮到建筑物的特征和個(gè)性要求，根據(jù)線路分布、環(huán)境特征、用電設(shè)備來(lái)確定線路敷設(shè)方式，外部走線應(yīng)避免運(yùn)行環(huán)境所產(chǎn)生的熱源、灰塵、污染物、腐蝕物對(duì)線路的負(fù)面影響，同時(shí)還需做好防沖撞、振動(dòng)、伸縮、沉降的措施，減少外界應(yīng)力損害。③消防用電應(yīng)單獨(dú)設(shè)置專(zhuān)用的供電回路，在保證配電線路敷設(shè)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，水泵、消防電梯、消防控制室和排風(fēng)機(jī)等設(shè)備的供電應(yīng)在最末一級(jí)的配電箱設(shè)置自動(dòng)切換器件。

4.3 供配電設(shè)備可靠性

先進(jìn)的供配電設(shè)備直接影響到低壓供配電系統(tǒng)的可靠性，因此在高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)需選擇性能良好的供配電設(shè)備，例如繼電保護(hù)設(shè)備和變壓器等設(shè)備，其自動(dòng)化程度較高，具備自動(dòng)分合閘、錯(cuò)相保護(hù)等功能，能有效提升電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。以箱型干式變壓器為例，其絕緣材料均為難燃或具備阻燃性的材料，即使是出現(xiàn)雷害或火災(zāi)也能保證變壓器的穩(wěn)定，減少災(zāi)害損失，且干式變壓器防污、防潮性能良好，在惡劣環(huán)境下仍可運(yùn)行，可保證電氣系統(tǒng)的安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，低壓供配電系統(tǒng)是一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，因此不僅要保證供配電系統(tǒng)的可靠與穩(wěn)定，而且要保證電氣線路的安全，這就需要電氣設(shè)計(jì)人員借鑒先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。在設(shè)計(jì)過(guò)程中具體需從備用電源、系統(tǒng)主接線以及供配電設(shè)備這三個(gè)方面提升可靠性，并關(guān)注系統(tǒng)安全問(wèn)題，做好防火、防雷措施，減少諧波影響，從而滿足高層建筑的用電可靠性需求。

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