高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性分析

陳 剛

(湖北省工業(yè)建筑集團(tuán)安裝工程有限公司,湖北 武漢 430056)

0 引言

與普通建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑具有樓層高、耗能大等特點(diǎn)，電壓系統(tǒng)負(fù)荷會(huì)持續(xù)性增加，導(dǎo)致高層建筑體系中的用電設(shè)備及電氣系統(tǒng)開關(guān)等安全隱患存在，鑒于此，高層建筑供配電可靠度直接影響到電力系統(tǒng)是否穩(wěn)定運(yùn)行。本研究以高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電系統(tǒng)為研究對(duì)象，為挖掘低壓供配電系統(tǒng)可靠度深層次含義提供理論支撐，必須引起相關(guān)電氣設(shè)計(jì)人員的重視。

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)需求分析

1.1 滿足供電電源的可靠性

低壓供電系統(tǒng)可靠性直接影響高層建筑生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，人們正常生活造成影響。同時(shí)，高層建筑火災(zāi)救援難度大，大部分高層建筑都設(shè)有對(duì)應(yīng)的疏散通道及消防安全通道，而消防系統(tǒng)及設(shè)施的使用必須得到充足的供電，由此可判斷，低壓供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響消防設(shè)備使用狀態(tài)，如火災(zāi)報(bào)警設(shè)備，消防電梯，噴水滅火系統(tǒng)，消防照明等，都不能發(fā)揮他們自身的實(shí)際作用。

現(xiàn)階段，隨著人們對(duì)高層建筑需求層次的提升，電梯在高層建筑中承擔(dān)的作用越來越大，但是電梯在高層建筑中運(yùn)行，也會(huì)發(fā)生一定的供電不穩(wěn)定及不可靠現(xiàn)象，進(jìn)而阻礙了高層建筑結(jié)構(gòu)體系中正常運(yùn)維作業(yè)，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的過程中，分析低配電供電系統(tǒng)的可靠性具有重要的地位。

1.2 保障電源時(shí)間性和供電的持續(xù)性

對(duì)于高層建筑來說，可提供兩個(gè)獨(dú)立的電源，供低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的使用。不同的負(fù)荷也可滿足，但是與傳統(tǒng)的建筑物存在的方式不同，高層建筑存在內(nèi)部負(fù)荷，這主要是由于低壓供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一方不能夠提供持續(xù)性的低壓電流量，在獨(dú)立電源正常工作的過程中，應(yīng)將柴油燃料、發(fā)電機(jī)組等應(yīng)急或備用。

在備用電源的設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)以獨(dú)立供電為主的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，柴油發(fā)電機(jī)組是作為備用電源的最佳選擇。更加應(yīng)該注意的是，柴油發(fā)電機(jī)組與應(yīng)急電源作用不同，其更適合作為備用電源使用。因此，在高層低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)做好電源系統(tǒng)之間的相互切換，合理約束切換時(shí)間和切換整體流程，確保選用的電氣設(shè)備滿足使用需求。

2 配置高層建筑低壓電源

2.1 配置要求

1)供應(yīng)和分配非燃燒Ⅰ，Ⅱ級(jí)負(fù)荷的規(guī)定。為了確保建筑物配電和供電的可靠性，應(yīng)為起重要作用的負(fù)荷提供備用電源或者雙電源，以保證當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)電源系統(tǒng)仍能正常的供電，減少停電事故的發(fā)生次數(shù)。對(duì)于非火災(zāi)的Ⅱ類負(fù)載，電路系統(tǒng)主要可用于同時(shí)供電，從而確保電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2)民用的高層建筑的供電要求。當(dāng)火災(zāi)負(fù)載為Ⅰ類時(shí)，可以結(jié)合備用電源和主電源的作用及結(jié)構(gòu)提供整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 干線配置

1)低壓單母線由電源和變壓器分割而成。在這種情況下，應(yīng)設(shè)置有效的備用電源。實(shí)現(xiàn)非荷載和火荷載的具體需求，對(duì)于此方案的應(yīng)用，更適合于高層住宅高層建筑。方案中，并且可以結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源的逐步擴(kuò)容。

2)變壓器和獨(dú)立電源分別承擔(dān)供電任務(wù)，憑借低壓單總線分段實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源的建立。對(duì)于高層建筑和超大負(fù)荷的高層建筑來說，應(yīng)針對(duì)性開展干線配置設(shè)計(jì)。

3)結(jié)合變壓器和電源，將低壓母線分成若干段，并根據(jù)低壓系統(tǒng)側(cè)取電路進(jìn)行分析，應(yīng)用在低壓母線系統(tǒng)中。

3 高層建筑低壓供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性

3.1 分析供配電線路的可靠性

高層建筑中應(yīng)用的電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)電力負(fù)荷有很高的要求，所以配電系統(tǒng)的可靠性是非常重要的。在鋪設(shè)整個(gè)高層建筑的供配電系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)結(jié)合高層建筑的實(shí)際運(yùn)行，鋪設(shè)相應(yīng)的供電線路，安裝相關(guān)的電力設(shè)備。為了確保整個(gè)供配電系統(tǒng)在長期運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到灰塵的影響，還應(yīng)注意，供電和配電線路應(yīng)遠(yuǎn)離可能腐蝕該線路的材料[1,2]。由于高層建筑的安全性，高層建筑需要消防設(shè)備和電梯設(shè)備。此時(shí)，高層建筑的供電線路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮供電回路。例如，配電箱應(yīng)安裝在消防設(shè)備旁邊。與此同時(shí)，由于當(dāng)下社會(huì)高層建筑中有地下車庫，這些地下車庫中也會(huì)有應(yīng)急照明系統(tǒng)。此時(shí)，就有必要確保安裝相應(yīng)的配電箱，以防止應(yīng)急照明系統(tǒng)發(fā)生故障。

3.2 高層建筑低壓供配電系統(tǒng)主接線的可靠性

主接線的可靠性主要和高層建筑中相關(guān)電氣低壓供配電系統(tǒng)有關(guān)，由于建筑物中的電氣設(shè)備數(shù)量龐大，低電壓配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如，在高層建筑電氣設(shè)備正常開展的過程中，整個(gè)供電系統(tǒng)自身的壓力會(huì)嚴(yán)重影響到周邊配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此在配電系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，要十分注重供電系統(tǒng)的方式及穩(wěn)定性，并合理安排和分析配電系統(tǒng)可靠性，時(shí)刻注意供配電主線的連接方式，并按照不同設(shè)計(jì)人員的參考，提高低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。設(shè)計(jì)者可以結(jié)合整個(gè)高層建筑的實(shí)際建筑情況和自身的特點(diǎn)，采用輻射樹干式主接線。采用這樣的方法，才能提高低壓供配電系統(tǒng)主接線的可靠性。

3.3 分析供配電設(shè)備的可靠性

由于高層建筑各種電氣設(shè)備功能的多樣性，為了保證這些電氣設(shè)備能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，一定要保證供電設(shè)備的可靠性和安全性，并盡可能選用更先進(jìn)的供電設(shè)備，以保證供電設(shè)備整體上的可靠性[3]。例如，在選擇變壓器的繼電保護(hù)裝置的時(shí)候，應(yīng)選擇更智能化水平、更具有先進(jìn)性的設(shè)備。只有提高設(shè)備的智能化程度，才能增強(qiáng)供配電系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，在選擇變壓器的時(shí)候，還應(yīng)結(jié)合配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況和自身的特點(diǎn)。在另一方面，由于高層建筑中使用了太多的電氣設(shè)備，如果電氣設(shè)備的相關(guān)用戶沒有對(duì)電氣設(shè)備的使用給予足夠的重視，就很容易引起火災(zāi)。所以，在選擇變壓器的時(shí)候，還應(yīng)注意變壓器的耐火性能等其他相關(guān)性能，如變壓器是否有防污染能力甚至是防潮能力。高層建筑中的供配電設(shè)備只有選用好的變壓器，才能具有較高的可靠性。

4 結(jié)語

在高層建筑結(jié)構(gòu)中，應(yīng)關(guān)注供配電電氣系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性。這就要求不單單要保證配電系統(tǒng)的電氣負(fù)荷和可靠性，而且還要在配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中采取更加安全的相關(guān)措施，不斷的改進(jìn)配電系統(tǒng)的有關(guān)防雷設(shè)施，并且應(yīng)該盡量減少諧波分量[4]。除此之外，在低壓供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性上應(yīng)合理規(guī)避，滿足供電的質(zhì)量要求。