建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

秦偉杰

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種現(xiàn)代電器層出不窮。對(duì)電力的需求在增加，這給供電系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的壓力。如果配電系統(tǒng)存在安全問(wèn)題，將會(huì)造成無(wú)法估量的損失。因此，安全、可靠、合理和節(jié)能是配電系統(tǒng)中最重要的因素。其中，高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)相對(duì)專業(yè)和復(fù)雜的工程。由于高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及大量專業(yè)知識(shí)，有必要利用各種專業(yè)知識(shí)和電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

關(guān)鍵詞：建筑電氣工程;供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)作為現(xiàn)代高層建筑機(jī)電工程重要的基礎(chǔ)組成，承載著建筑電力系統(tǒng)電能配、用環(huán)節(jié)控制，依據(jù)實(shí)際效用差異，可分為區(qū)域變電站及用戶變電站兩部分。高層建筑相關(guān)供配電系統(tǒng)，通常采用功率單方向流動(dòng)的模式，即由電源端至用戶端流動(dòng)的模式，以便于電能分配和降壓處理，進(jìn)而使外部電能轉(zhuǎn)化為可供用戶端直接使用的電能。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段的高層建筑電壓普遍不會(huì)超過(guò)110kV。設(shè)計(jì)人員在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需結(jié)合建筑實(shí)際需求，科學(xué)確定用電量、系統(tǒng)負(fù)荷等參數(shù)范圍，綜合性思考問(wèn)題優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在滿足建筑基礎(chǔ)使用需求的基礎(chǔ)上，盡量增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

1 建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 供電線路的安全性

根據(jù)建筑物的性質(zhì)、要求、用電設(shè)備的分布和環(huán)境特征等因素對(duì)供電線路進(jìn)行布線控制。在安全、節(jié)約的原則下，城區(qū)的高層建筑群或者是郊區(qū)樓盤的別墅以及低層建筑群的低壓配電方式在建筑電氣低壓供配電設(shè)計(jì)中絕大部分都是采用分區(qū)樹(shù)干式配電方式，另外，城市路邊的路燈供配電中，每個(gè)燈桿內(nèi)部從燈芯到燈桿腳的連接方式與干線接駁的接線也是樹(shù)干式配電接線方式。干線首端安裝的短路保護(hù)電器保護(hù)分支線長(zhǎng)度多少，即如何確定安全長(zhǎng)度為多少，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，是設(shè)計(jì)人員需要探討研究的問(wèn)題。

1.2 建筑供配電系統(tǒng)的可靠性

電氣設(shè)計(jì)最重要的是供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性。高層建筑中的消防控制室、消防水泵、消防電梯、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明等消防設(shè)備為一級(jí)負(fù)荷，柴油發(fā)電機(jī)房送風(fēng)機(jī)，專用變電所所用的送、排風(fēng)機(jī)及消防水泵房、消防電梯所用的污水泵等設(shè)備應(yīng)與消防設(shè)備一樣為一級(jí)負(fù)荷。電氣負(fù)荷中一級(jí)負(fù)荷最為重要。在對(duì)一級(jí)負(fù)荷的電器設(shè)備配備兩個(gè)電源外，還需安裝應(yīng)急電源。應(yīng)急電源的作用是保證特殊情況下，對(duì)一級(jí)負(fù)荷電器設(shè)備的供電，因此應(yīng)急電源嚴(yán)禁介入其他電器負(fù)荷。柴油發(fā)電機(jī)組和EPS應(yīng)急電源是建筑電氣設(shè)計(jì)中最常用的應(yīng)急電源。

1.3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性

電氣節(jié)能的基礎(chǔ)來(lái)自于合理的供配電系統(tǒng)，供電方案的合理性取決于企業(yè)對(duì)用電量的預(yù)測(cè)。對(duì)于企業(yè)建筑而言，配電系統(tǒng)的合理性同等重要。企業(yè)建筑內(nèi)配電設(shè)計(jì)要減少配電級(jí)數(shù)和設(shè)計(jì)科學(xué)的配電路徑。配電級(jí)數(shù)的數(shù)量不但造成上下級(jí)配合復(fù)雜，還會(huì)增加元器件的數(shù)量，而增加故障上升率，并且會(huì)使配線電纜的放大。線纜的加長(zhǎng)以及供電質(zhì)量的問(wèn)題都與配電路徑是否合理有關(guān)。配電路徑的不科學(xué)主要原因是配電間不合理的位置所致，所以在設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部配電系統(tǒng)時(shí)，要及時(shí)優(yōu)化其位置，否則難以發(fā)揮節(jié)能的效果。

1.4 電氣供配電系統(tǒng)節(jié)能性

在實(shí)際工作中，為了實(shí)現(xiàn)變壓器的節(jié)能目的，需要對(duì)投資與年耗電量等諸多因素進(jìn)行綜合性考慮。通過(guò)實(shí)踐我們知道，經(jīng)濟(jì)合理的配電變壓器，在選型和設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)配電變壓器的投資回收年限來(lái)最終確定具體型號(hào)。一般采用變壓器投資費(fèi)用價(jià)差和年耗電的電費(fèi)價(jià)差來(lái)獲取。對(duì)于配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型，需要依據(jù)高層建筑所需的實(shí)際電負(fù)荷要求，通常要稍高于變壓器最佳負(fù)荷來(lái)選擇型號(hào)。

2 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電源是整個(gè)供配電系統(tǒng)的核心組成部分，對(duì)供配電穩(wěn)定性、安全性都有直接影響。高層建筑供配電系統(tǒng)電源，最少需兩路獨(dú)立電源，一個(gè)備用電源，以及三級(jí)保護(hù)設(shè)備。具體設(shè)計(jì)前，要先計(jì)算電氣負(fù)荷，合理確定功率，可采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。在根據(jù)負(fù)荷等級(jí)采取有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，科學(xué)選擇電源設(shè)備。另外，設(shè)計(jì)中要考慮到電源過(guò)壓、過(guò)熱、過(guò)流問(wèn)題，避免電源故障引起非計(jì)劃性停電，影響供配電穩(wěn)定性與安全性。

2.2 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)影響建筑能耗，關(guān)乎建筑基本功能實(shí)現(xiàn)，涉及到整個(gè)建筑的內(nèi)部照明。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：照明供配電線路、線路控制類型、照明方式選擇等多個(gè)方面。照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要考慮到節(jié)能問(wèn)題，可充分利用自然采光，最大程度上減小人造照明使用，實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。另外，要將一般照明區(qū)和特殊照明區(qū)分開(kāi)設(shè)計(jì)，考慮到特殊照明區(qū)對(duì)照明的特殊要求。照明控制方面，為降低照明能耗，可選擇感應(yīng)燈、聲控?zé)?，減少無(wú)人照明。

2.3 線路設(shè)計(jì)

線路設(shè)計(jì)影響供配電穩(wěn)定性、穩(wěn)定性，關(guān)乎供配電線損率。線路設(shè)計(jì)過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)計(jì)算線路負(fù)載和總長(zhǎng)度，盡量減少線路電阻。另外，要考慮到所使用的管線防火性能，要求使用阻燃型、耐火型電線電纜。可在護(hù)套材料中加入阻燃添加劑，避免電線電纜起火。線路敷設(shè)過(guò)程中，不論墻板內(nèi)安裝，還是樓板內(nèi)安裝，PVC管都要采用暗敷設(shè)方法。此外，消防用電分支線路不應(yīng)跨越防火分區(qū)，且防火分區(qū)應(yīng)配置保護(hù)開(kāi)關(guān)。線路保護(hù)器方面，要考慮到高層建筑用電特殊性，保障保護(hù)器靈活程度。若線路保護(hù)器設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致保護(hù)器敏感度低，發(fā)生線路故障時(shí)便無(wú)法采取保護(hù)措施，便可能誘發(fā)電氣火災(zāi)。

2.4 防雷接地設(shè)計(jì)

高層建筑整體結(jié)構(gòu)高，供配電系統(tǒng)在雨季易遭受雷火災(zāi)害，要進(jìn)行必要防雷擊接地設(shè)計(jì)，避免遭受雷擊導(dǎo)致電氣設(shè)備故障。具體設(shè)計(jì)中要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，以及建筑使用等級(jí)，安裝避雷裝置，通過(guò)避雷裝置降低雷電繞擊概率。除了要安裝避雷裝置外，還要加強(qiáng)電氣設(shè)備防雷能力，防止建筑遭受雷擊時(shí)相關(guān)設(shè)備受到破壞。另外，還要進(jìn)行接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)接地系統(tǒng)將電氣設(shè)備與大地連接，使電氣設(shè)備電位接近大地電位，就能電流避免對(duì)人身造成傷害。可有效防止電氣設(shè)備因雷擊遭受損壞，同時(shí)又可確保用電安全。接地系統(tǒng)設(shè)置方面，要做防腐、降阻、均壓處理。避免接地系統(tǒng)地下部分被腐蝕，電阻率不符合要求，接地均壓不好等一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，從而保障接地系統(tǒng)功能的發(fā)揮。

2.5 諧波防治設(shè)計(jì)

高層建筑電氣程度非常高，使用了大量電氣設(shè)備，易受到諧波干擾和影響。一旦發(fā)生諧波干擾將對(duì)供配電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性造成影響，導(dǎo)致繼電器拒動(dòng)、誤動(dòng)，引起控制錯(cuò)誤，削弱控制信號(hào)傳輸穩(wěn)定性，甚至造成電氣元件損壞問(wèn)題的發(fā)生。因此，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要考慮到諧波防治問(wèn)題。可采用的主要防治措施有：加裝抗干擾設(shè)備;科學(xué)控制走線等措施。從走線控制方面來(lái)看，應(yīng)盡可能縮短走線，控制好線距，柜內(nèi)線應(yīng)采用屏蔽線，且設(shè)備走線和電源走線要避開(kāi)高壓高頻回路動(dòng)力線。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在建筑電氣工程設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮居民的基本生活用電，還要保證特殊情況下的用電需求。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮最大允許范圍，為居民提供安全穩(wěn)定的電力環(huán)境。同時(shí)，在建筑供配電的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮用電的便利性，還要充分考慮檢修的便利性，以免與其他設(shè)施發(fā)生沖突。

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