現(xiàn)代高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計要點與節(jié)能

陳瑜

摘 要：傳統(tǒng)建筑物的供配電系統(tǒng)設(shè)計已不能適應(yīng)現(xiàn)代高層建筑及社會的可持續(xù)發(fā)展的要求。該文提出供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則與要點，指出節(jié)能設(shè)計的注意事項，并給出了導(dǎo)線及電氣設(shè)備的選擇，同時認(rèn)為現(xiàn)代高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)秉承“安全用電一體化”及節(jié)能的原則，根據(jù)用電負(fù)荷的種類、性質(zhì)確定負(fù)荷等級。

關(guān)鍵詞：高層建筑 供配電系統(tǒng) 電氣設(shè)備 能耗

中圖分類號：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0109-02

隨著我國的工業(yè)與城市化建設(shè)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，高層建筑在大中城市中成為主要的建筑形式[1]。在高層建筑可持續(xù)建設(shè)發(fā)展中，綠色環(huán)保的設(shè)計理念跨越了建筑物本體，追求人類生存目標(biāo)的優(yōu)化[2]。建筑電氣的設(shè)計自然要適應(yīng)現(xiàn)代建筑的要求，正面各種問題域挑戰(zhàn)。而供配電系統(tǒng)的設(shè)計直接影響建筑的安全與整個電力系統(tǒng)的正常運行[3-4]，因而設(shè)計時不僅要考慮到各用電要素，而且在充分滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)的需求的前提下，還要著眼節(jié)能環(huán)保及長遠(yuǎn)的建設(shè)與發(fā)展。

1 供配電系統(tǒng)的設(shè)計原則與要點

（1）全面細(xì)致地了解高層建筑中的各個工程特點，制定出科學(xué)的供配電方案，切實保證供電系統(tǒng)的安全可靠。無疑，安全性是設(shè)計的首要要素，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，并選擇合理的保護(hù)方法。（2）導(dǎo)線的型號和截面、電氣設(shè)備的規(guī)格及型號的設(shè)計與選擇是以用電負(fù)荷量的統(tǒng)計為參考。（3）供電的可靠性設(shè)計就是要防止供電中斷導(dǎo)致可能產(chǎn)生的生活困難、經(jīng)濟(jì)糾紛、人身安全和設(shè)備的受損等問題的出現(xiàn)。（4）設(shè)計中要充分考慮電能質(zhì)量的優(yōu)劣，而這會直接影響供電系統(tǒng)的安全運行與電力設(shè)備的壽命。（5）設(shè)計中自然要考慮使用性與經(jīng)濟(jì)性的要求，也就是說，在保證供配電系統(tǒng)安全可靠運行的前提下，盡量減少基礎(chǔ)電氣部分的投資、管理費用及年運行費用。（6）設(shè)計中要考慮供配電系統(tǒng)的未來發(fā)展與擴(kuò)建的可能性，尤其要注意電壓等級、設(shè)備容量、安裝場地等的擴(kuò)容。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計要點

（1）相同電壓等級的供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)≯2級，以降低電能損耗。（2）變電所的建設(shè)應(yīng)接近負(fù)荷中心，低壓配電間在電氣豎井附近；供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計合理；低壓供電半徑≤200 m，以減少線路電壓損失。（3）根據(jù)電力負(fù)荷具體情況選擇變壓器的臺數(shù)和容量，保證在高效低耗區(qū)內(nèi)。（4）合理選擇供電電壓、電纜與導(dǎo)線截面，并提高供配電系統(tǒng)的功率因素，以降低電能損耗。

3 照明供電的方式與電壓選擇

照明供電一般有一級負(fù)荷電源、二級照明負(fù)荷電源、三級照明負(fù)荷電源3種方式。其中，對一級負(fù)荷電源而言，一旦出現(xiàn)故障，停止供電，所造成的影響將難以估計與彌補(bǔ)，因而為防止此類事故的影響，一般設(shè)計雙電源供電；對于二級照明負(fù)荷電源而言，要求供電電源連續(xù)可靠，不中斷，設(shè)計中既可以采用雙電源供電，也可以采用單電源供電，但需要注意的是應(yīng)對變壓器和線路進(jìn)行備份，使得供電中斷后可迅速恢復(fù)；對三級照明負(fù)荷電源而言，通常采用單電源供電設(shè)計。照明供電的電壓選擇是：照明網(wǎng)絡(luò)電壓損失不能低于國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求值；普通照明一般采用380/220V三相四線制系統(tǒng)，供電額定電壓為220V；觸電危險性較高的場所，為防止人身傷亡事故的發(fā)生，無論是局部照明還是手提式照明，設(shè)計上均要求≤36V。

4 導(dǎo)線的選擇

常用的有架空線、電纜和低壓絕緣導(dǎo)線這3種。各類導(dǎo)線選擇的原則[6]是：（1）發(fā)熱原則。KQIzl>Ijs式中，KQ為溫度校正系數(shù)，Izl為允許載流量（A），Ijs為系統(tǒng)計算電流（A）。（2）電壓損失原則。ΔU%=1/（10UN2）×（∑PR+∑QX=100∑pl/CS=εJ<5%UN式中：UN為系統(tǒng)額定電壓（kV），P為有功負(fù)荷（kW），Q為無功負(fù)荷（kVar），R為導(dǎo)線電阻（Ω），X為導(dǎo)線電抗（Ω），C為計算系數(shù)，S為導(dǎo)線截面（mm2），ε為導(dǎo)線單位負(fù)荷矩電壓損失百分值，J為系統(tǒng)負(fù)荷矩（KMA，KWM， MWKM）。（3）機(jī)械強(qiáng)度校驗。S>Sjmin式中：S為導(dǎo)線截面（mm2），Sjmin為允許最小截面（mm2）。（4）經(jīng)濟(jì)電流密度。S=Ijs/Ij式中：S為導(dǎo)線截面（mm2），Ijs為系統(tǒng)計算電流（A），Ij為經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）。（5）熱校驗。Smin=I∞/K式中：Smin為導(dǎo)線熱穩(wěn)允許最小截面（mm2），I∞為短路電流穩(wěn)定值（kA），ti為短路電流假想持續(xù)時間（s）；K為導(dǎo)線熱穩(wěn)系數(shù)。

5 電氣設(shè)備的選擇

5.1 變壓器的選擇

對變壓器的選擇應(yīng)首選干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器，目前在住宅小區(qū)變電站中廣泛使用的是干式變壓器（結(jié)構(gòu)簡單、安裝和維修便利、防火阻燃）。需要注意的是，在南方潮濕地區(qū)，不宜采用氣體絕緣干式變壓器，這是由于其絕緣水平會因為潮濕而導(dǎo)致嚴(yán)重下降，影響正常運行。當(dāng)單臺變壓器油量≥100kg，就要設(shè)置單獨的變壓器室。節(jié)能型變壓器有“9、10、11”型等系列油浸變壓器和“9、10”型等系列干式變壓器，其中又有疊鐵芯、卷鐵芯和非晶合金鐵芯之分，建議生產(chǎn)、推廣卷鐵芯配電變壓器和非晶合金變壓器，它們更為節(jié)能環(huán)保。

5.2 低壓斷路器的選擇

對低壓斷路器的選擇一般滿足以下幾點，即電流發(fā)熱原則、與導(dǎo)線及系統(tǒng)的級間配合原則、與系統(tǒng)啟動配合及靈敏度原則、滅弧校驗原則、級間配合原則。具體的如公共區(qū)域動力箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、客梯配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、消防梯配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、屋面風(fēng)機(jī)配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、地下一層排煙風(fēng)機(jī)配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、地下一層消防潛污泵電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、地下一層送風(fēng)機(jī)電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、層配電箱 AW電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、戶箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、照明回路低壓斷路器的選擇、空調(diào)及普通插座、廚房插座、衛(wèi)生間插座回路低壓斷路器的選擇、樓梯間、前室、配電小間照明配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇、樓梯間照明配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇等。

5.3 配電箱、開關(guān)、插座的設(shè)置

配電箱是按按電氣接線要求將開關(guān)設(shè)備、測量儀表、保護(hù)電器和輔助設(shè)備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，構(gòu)成低壓配電裝置。其主要作用有提示工作狀態(tài)，按要求接通、切斷電路，故障報警，調(diào)整電氣參數(shù)等。為便于整個設(shè)計和施工，一般選用通用的標(biāo)準(zhǔn)配電箱。面板、開關(guān)和插座是電氣系統(tǒng)的終端設(shè)備，也是使用效率最高的設(shè)備，還是常見的安全隱患問題設(shè)備，因而對其選擇直接影響著正常的生產(chǎn)與生活。

6 結(jié)語

現(xiàn)代高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)秉承“安全用電一體化”及節(jié)能的原則，根據(jù)用電負(fù)荷的種類、性質(zhì)確定負(fù)荷等級。導(dǎo)線的選擇可根據(jù)系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)和供配電方案來進(jìn)行。變壓器、低壓斷路器、配電箱、開關(guān)、面板、插座的合理選擇，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與能耗。

參考文獻(xiàn)

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