淺析高層建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)

孟慶新

摘 要： 社會(huì)進(jìn)步帶動(dòng)了國(guó)家建筑行業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)下國(guó)家高層建筑的數(shù)量和規(guī)模不斷增大，對(duì)應(yīng)電力需求增加，為此必須加強(qiáng)低壓配電設(shè)計(jì)的有效分析和合理控制，保證電力建設(shè)的有序性。本文針對(duì)高層建筑中電氣低壓配電設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，詳細(xì)探討了高層建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)內(nèi)容，旨在為實(shí)踐操作提供一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 高層建筑；電氣低壓配電；設(shè)計(jì)

1.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1用電設(shè)備多

高層建筑樓層較多，并且智能化程度高、結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、電氣用電設(shè)備多、建筑面積廣，這對(duì)于建筑電氣低壓配電設(shè)計(jì)提出了更高的要求，我國(guó)對(duì)于高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)有著明確規(guī)定，相關(guān)人員必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。目前，高層建筑往往兼具商業(yè)和生活兩種功能，這對(duì)相關(guān)配套設(shè)施提出了更高的要求，例如供水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等等。而這些配套設(shè)施大多涉及用電問(wèn)題，因而在高層建筑中用電設(shè)備數(shù)量大、類型多，并對(duì)輸配電有這不同的需求，這加大了低壓配電設(shè)計(jì)的難度。

1.2用電量大

由于高層建筑用電設(shè)備數(shù)量多，加之用戶基數(shù)大，因而在用電量方面遠(yuǎn)超其他類型建筑。其中如二次供水設(shè)備、電梯、家電等都屬于長(zhǎng)期需要供電的設(shè)備，這使得高層建筑的用電需求大，用電負(fù)荷也相應(yīng)增高，這對(duì)高層建筑低壓配電設(shè)計(jì)的可靠性與安全性提出了更高的要求。

1.3供電要求高

對(duì)于商住兩用的高層建筑而言，供電系統(tǒng)不僅需要滿足商業(yè)用電，同時(shí)還需要滿足生活用電，這就要求供電系統(tǒng)必須具備良好的性能。同時(shí)高層配電系統(tǒng)還必須保證在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠通過(guò)備用供電設(shè)備滿足應(yīng)急用電需求。

1.4系統(tǒng)復(fù)雜性高

高層建筑配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要求實(shí)用性，還必須充分考慮與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系。為保證供電的可靠性及穩(wěn)定性，高層建筑通常會(huì)采用分段式供電的方法，這使得電路設(shè)計(jì)十分的繁復(fù)。

2.高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 確定負(fù)荷等級(jí)，計(jì)算負(fù)荷容量

按照高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，確定低壓配電的負(fù)荷等級(jí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，一類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的一級(jí)負(fù)荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應(yīng)急照明燈、消防風(fēng)機(jī)房和泵房的備用照明、消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、電梯等； 二級(jí)負(fù)荷包括生活泵電力等； 三級(jí)負(fù)荷是指除了一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷以外的電負(fù)荷； 二類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的二級(jí)負(fù)荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應(yīng)急照明燈、消防風(fēng)機(jī)房和泵房的備用照明、消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、電梯、生活泵電力等； 三級(jí)負(fù)荷是指除了二級(jí)負(fù)荷以外的用電負(fù)荷。不同的負(fù)荷等級(jí)，其應(yīng)用范圍也是不同的，一般情況下可將電力負(fù)荷分為商業(yè)用電和居民用電。由于商業(yè)用電和居民用電采用的是不同的計(jì)算方法，因此高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)商業(yè)變電配置室和居民變電配置獨(dú)立、分別設(shè)置。高層建筑居民用電主要包括動(dòng)力、照明等生活方面的用電，由居民變電系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力。高層建筑商業(yè)用電主要包括地下室照明、商業(yè)照明、電梯、售樓中心等，由商業(yè)變電系統(tǒng)進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算高層建筑電力負(fù)荷時(shí)，可采用負(fù)荷密度法和單位容量法。

2.2供配電電壓設(shè)計(jì)

高層建筑電氣中供配電電壓設(shè)計(jì)，為了確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況，高層建筑工程有嚴(yán)格的電力負(fù)荷要求，普通的一級(jí)電力負(fù)荷容量比較小，在選擇供配電電壓時(shí)，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際電力負(fù)荷需求，選擇一路或者兩路市政電源或者發(fā)電機(jī)組作為整個(gè)高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源，滿足建筑用戶的用電需求，通常采用10kV 高壓電源和380 /220V 低壓配電電壓。

2.3合理布局變電所

結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的負(fù)荷容量大小和電力負(fù)荷分布情況，確定變電所的配置數(shù)量和具體位置，盡量選擇負(fù)荷率在70% ～ 85% 之間的變壓器，低壓線路供電半徑應(yīng)控制在200m 范圍內(nèi)，如果高層建筑的低壓配電電容量大于400kW，供配電線路距離應(yīng)大于250m，并且可結(jié)合高層建筑的實(shí)際要求，適當(dāng)增加變配電設(shè)備。在高層的商業(yè)建筑中，地上三層的商業(yè)樓層具有較高的商業(yè)價(jià)值，因此可將商業(yè)變電配置所設(shè)置在高層建筑的負(fù)一樓（ 非最底層） ，便于從地下車道運(yùn)輸相關(guān)變電設(shè)備，然后進(jìn)行安裝。

2.4高低電壓運(yùn)行和結(jié)線方式

高層建筑電氣系統(tǒng)中的高低電壓運(yùn)行和結(jié)線方式都應(yīng)按照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)路線要求進(jìn)行。首先，電氣系統(tǒng)高壓線采用單母線運(yùn)行的結(jié)線方式和10kV 進(jìn)線，變壓器低壓側(cè)應(yīng)用分段、獨(dú)立的單母線結(jié)線運(yùn)行方式，每結(jié)一段單母線對(duì)應(yīng)一臺(tái)變壓器，各段母線之間采用母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行聯(lián)結(jié)和操控。電氣系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，低壓配電系統(tǒng)每段母線都獨(dú)立運(yùn)行，如果某一臺(tái)變壓器發(fā)生運(yùn)行故障，工作人員可采用手動(dòng)方式，將該段母線的母聯(lián)開關(guān)關(guān)閉，由同一組另一臺(tái)變壓器進(jìn)行正常供電。在高層建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程，一旦變壓器恢復(fù)正常，低壓配電母線中的母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)開啟，恢復(fù)正常的運(yùn)行模式。其次，在電氣系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)急母線，利用正常的柴油發(fā)電機(jī)電源供給和電源用電為整個(gè)低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)急母線提供電量，確保高層建筑應(yīng)急狀態(tài)下低壓配電的下一級(jí)電力負(fù)荷量，母線中的雙向開關(guān)不包含電氣設(shè)備和機(jī)械連鎖，可有效預(yù)防向市政供電網(wǎng)中反向供電，并且系統(tǒng)采用雙重電源或者雙回路供電方式為消防設(shè)施實(shí)現(xiàn)負(fù)荷用電，應(yīng)急設(shè)備在變配電系統(tǒng)末端配電箱可相互切換。

2.5接地保護(hù)

為了提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性，應(yīng)做好低壓配電設(shè)計(jì)的接地保護(hù)，可采用TN、TT、IT 等保護(hù)模式，TN 接地保護(hù)模式主要是由于系統(tǒng)發(fā)生故障或者金屬性短路，產(chǎn)生過(guò)大的電流，從而形成TN 保護(hù)機(jī)制； TT 接地保護(hù)模式是對(duì)外露導(dǎo)電線路進(jìn)行電氣保護(hù)，將低壓配電系統(tǒng)的故障回路及時(shí)切斷，達(dá)到電氣保護(hù)目的。IT 系統(tǒng)和TT 系統(tǒng)接地保護(hù)原理基本一致，其主要是設(shè)置在高層建筑周圍電網(wǎng)的外露區(qū)域，接地保護(hù)時(shí)，若電網(wǎng)外露導(dǎo)電故障電壓在低壓配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)下，無(wú)法對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)性切斷。結(jié)合高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)要求，采用合適的接地保護(hù)模式。另外，高層建筑電氣中的低壓配電設(shè)計(jì)應(yīng)選擇合適的漏電斷路器，考慮到低壓配電系統(tǒng)的電流大小，多大的電流漏電斷路器才會(huì)開啟保護(hù)機(jī)制，一方面，高層建筑低壓配電系統(tǒng)末端采用的漏電斷路器抗電擊性能應(yīng)符合相關(guān)安全標(biāo)注要求； 另一方面，漏電斷路器額定動(dòng)作電流應(yīng)大于配電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下的漏電電流，在低壓配電系統(tǒng)的各個(gè)分支和末端線路上設(shè)置漏電斷路器，提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性。

結(jié)語(yǔ)：高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)高層建筑物的整個(gè)電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)，嚴(yán)格遵循安全、節(jié)能、高效以及最優(yōu)四項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)方案中注意負(fù)荷等級(jí)、供電方案、線路、設(shè)備安裝以及接地保護(hù)等方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。同時(shí)，高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計(jì)還需要與時(shí)俱進(jìn)，順應(yīng)社會(huì)和科技的發(fā)展要求，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，這樣才能夠真正確保我國(guó)高層建筑的電氣系統(tǒng)運(yùn)行效率和安全。

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