高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性解析

毛愷

摘 要：本文在研究中以高層建筑電氣設(shè)計(jì)為核心，分析高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的特征，明確系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)要求，提出可靠性設(shè)計(jì)路徑，保證低壓供配電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；低壓供配電系統(tǒng)；可靠性

高層建筑由于樓層高，其用電量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通建筑物，其電壓負(fù)荷也會(huì)隨之增加，再加上高層建筑中的電器數(shù)量多，很容易滋生出安全隱患，這就凸顯出低壓供配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要性，以保證高層建筑電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在這樣的環(huán)境背景下，探究高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、影響高層建筑低壓供配電系統(tǒng)可靠性的因素

（一）過載短路問題

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，站在低壓供配電系統(tǒng)可靠性視角上，要加大對(duì)過載保護(hù)與短路保護(hù)的重視力度，保證在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器和保護(hù)裝置及時(shí)反應(yīng)，切斷故障電路，進(jìn)而保證供電線路與供電設(shè)備的安全性。

（二）接地質(zhì)量問題

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，常常發(fā)生低壓供配電系統(tǒng)接地形式混亂問題，或是接地管理混亂，再加上接地處理沒有充分的重視，接地處理不規(guī)范，沒有根據(jù)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，很容易發(fā)生接地質(zhì)量問題，降低低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。

（三）保護(hù)裝置問題

在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)高層建筑低壓供配電系統(tǒng)都存在安全保護(hù)裝置安裝設(shè)置問題，不能及時(shí)檢測(cè)與控制供配電系統(tǒng)漏電問題，導(dǎo)致觸電事故和火災(zāi)事故的發(fā)生，一旦發(fā)生，無論是人員傷亡還是財(cái)產(chǎn)損失都十分嚴(yán)重。

（四）漏電保護(hù)問題

漏電保護(hù)是低壓供配電系統(tǒng)的一種保護(hù)性措施，可以直接預(yù)防或是控制接地事故，若人體接觸電流，漏電保護(hù)裝置可以瞬時(shí)跳閘，切斷電源，保證人身安全。但就當(dāng)前而言，在低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無論是漏電保護(hù)裝置的選擇或是使用，都存在一定的問題，降低了漏電保護(hù)裝置的保護(hù)作用，影響低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。

二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

（一）安全性

供配電是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，直接影響高層建筑的使用性能和質(zhì)量安全，由于近幾年城市快速發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)趨于多樣化，提高了低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。相比于傳統(tǒng)建筑而言，高層建筑空間跨度大，尤其是縱向跨度更大，再加上大量配置電梯、空調(diào)等用電設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行全部依賴于配電系統(tǒng)的電力支持，使得低壓配電系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到高層建筑用電安全。

（二）可靠性

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，低壓供配電系統(tǒng)必須具備可靠性，這主要是因?yàn)榈蛪汗┡潆娤到y(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到高層建筑用電設(shè)備運(yùn)行的安全性，考慮到高層建筑的特征，一旦發(fā)生火災(zāi)，由于樓宇高、跨度大，不利于火災(zāi)救援，只能依靠高層建筑的消防措施和安全通過進(jìn)行人員疏散，而消防裝置必須依賴于供電電源的可靠運(yùn)行。這就說明若供配電系統(tǒng)可靠性低，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，淋水系統(tǒng)、消防電梯、報(bào)警設(shè)備等消防滅火設(shè)備無法發(fā)揮作用。

（三）持續(xù)性

在低壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行中，必須具備持續(xù)性特征，保證供電的持續(xù)性，借助電網(wǎng)提供分別獨(dú)立的電源，達(dá)到一級(jí)負(fù)荷要求和二級(jí)負(fù)荷要求，配以柴油發(fā)電機(jī)組作為備用或者應(yīng)急電源。

三、高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）明確系統(tǒng)配置要求

第一，非消防一級(jí)負(fù)荷供配電要求。基于低壓供配電系統(tǒng)可靠性視角，針對(duì)關(guān)鍵負(fù)荷而言，必須設(shè)置雙重電源，或是啟動(dòng)備用電源，兩個(gè)電源相互獨(dú)立，其中一個(gè)電源發(fā)生故障后，另一個(gè)電源會(huì)立即啟動(dòng)，保證高層建筑的正常供電，防止斷電事故的發(fā)生。第二，非消防二級(jí)負(fù)荷供配電要求。以回路供電為主，通過同步供電的方式保證電量充足，提高高層建筑低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。第三，民用高層建筑供電要求。若消防用電負(fù)荷為一級(jí)，系統(tǒng)主電源與備用電源則獨(dú)立于回路，實(shí)現(xiàn)雙電源供電；若消防用電負(fù)荷為二級(jí)，則由主電源、變電源進(jìn)行雙回路電源供電。

（二）優(yōu)化干線配置方案

在低壓供配電系統(tǒng)干線配置中，有三種配置方式，一是電源、變壓器進(jìn)行分段低壓單母線，安裝應(yīng)急備用電源，符合消防負(fù)荷或是非消防負(fù)荷要求。這種干線配置方案一般應(yīng)用在普通高層住宅建筑中，滿足規(guī)范化設(shè)計(jì)要求，但所需應(yīng)急電源容量大，會(huì)提高投入成本。二是獨(dú)立兩路電源、變壓器分別運(yùn)行和使用，實(shí)現(xiàn)低壓單母線分段，安裝應(yīng)急備用電源。這種干線配置方案供配電可靠性高，可以應(yīng)用在大負(fù)荷高層建筑中。三是電源、變壓器進(jìn)行低壓母線分段，利用電源線低壓引出兩個(gè)回路電源，使用到兩個(gè)低壓分母線段中。

（三）加強(qiáng)主接線設(shè)計(jì)

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，低壓供配電系統(tǒng)直接面向控制終端，設(shè)備類型較多，分散分布在各個(gè)區(qū)域中，再加上現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，在長時(shí)間操作頻繁的情況下，會(huì)受諧波干擾而發(fā)生安全隱患。對(duì)此，在系統(tǒng)可靠性視角下，以系統(tǒng)集成方式為主進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，不僅提高供配電系統(tǒng)的可靠性，還降低了投入成本和運(yùn)行維護(hù)成本。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，選擇380/220V交流電，以放射式、樹干式結(jié)合的供電結(jié)構(gòu)為主，其中重要負(fù)荷和集中負(fù)荷必須選擇放射式供電，而一般負(fù)荷則選擇放射式負(fù)荷和樹干式負(fù)荷結(jié)合供電的形式，保證供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

（四）提高備用電源質(zhì)量

為了保證低壓供配電系統(tǒng)的可靠性，控制區(qū)域性停電干擾，要合理設(shè)置備用電源，并提高備用電源質(zhì)量，站在安全性角度上，備用電源必須滿足以下要求：第一，在單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行中，機(jī)組額定容量要低于1500kVA；第二，備用電源可以在斷電后0s-10s內(nèi)啟動(dòng)，以控制停電損失；第三，發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，遵循從大至小的原則分批投入，以降低低壓母線啟動(dòng)壓力。

四、結(jié)語

綜上所述，在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，要對(duì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行深入分析，了解影響低壓供配電系統(tǒng)可靠性的因素，提出系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)方案，規(guī)避各種安全隱患問題，提高低壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

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