高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計研究

華成博

（沈陽建筑大學(xué)建筑設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，為了進(jìn)一步滿足人們的建筑要求，現(xiàn)代建筑的高度越來越高，建設(shè)項目涉及的電氣工程項目也越來越復(fù)雜，不同電氣系統(tǒng)之間的連接和影響也越來越大。針對這一現(xiàn)象，相關(guān)設(shè)計者需要從電氣工程的基礎(chǔ)出發(fā)，不斷優(yōu)化供配電系統(tǒng)的設(shè)計，促進(jìn)電氣工程總體設(shè)計的健康發(fā)展，從而全面提高建筑用戶的滿意度，促進(jìn)進(jìn)一步的發(fā)展。

1 高層建筑用電負(fù)荷的基本分類

1.1 保障型負(fù)荷

一般而言，保障型負(fù)荷就是指能夠維持居民正常生活及工作中的用電負(fù)荷量，例如在照明、交通運(yùn)輸及其他生活用電上。保障型負(fù)荷的等級是需要按照建筑物的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計的。

1.2 保安型負(fù)荷

保安型負(fù)荷是保證建筑物用電負(fù)荷的同時還要保證人身安全用電負(fù)荷，例如在消防控制中心、消防電梯等消防周邊設(shè)備用電負(fù)荷。一般這種負(fù)荷是要在特殊狀況下才能進(jìn)行使用。比如在火災(zāi)發(fā)生的時候，用電負(fù)荷可以立刻運(yùn)行。這類的負(fù)荷等級是要按照防火規(guī)定進(jìn)行確定的。

1.3 舒適型負(fù)荷

舒適型負(fù)荷是為人們建造相對舒適的生產(chǎn)生活環(huán)境的用電負(fù)荷。例如在空調(diào)制冷系統(tǒng)中使用的用電負(fù)荷。這類用電負(fù)荷具有較強(qiáng)的季節(jié)性，且量巨大。其等級和保障型負(fù)荷相同，都是要按照建筑性質(zhì)進(jìn)行確定。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則

2.1 供電線路安全性

依據(jù)高層建筑物理性質(zhì)、用電設(shè)備的具體分布、環(huán)境特征的各項因素，對供電線路的布線情況進(jìn)行合理控制。在節(jié)約、安全原則下，高層建筑低壓配電系統(tǒng)在建筑電氣供電設(shè)計中，多數(shù)采用的都為分區(qū)樹干式配電。在線路設(shè)計過程中，必須要確保整個線路的安全性，一個不安全的設(shè)計如果應(yīng)用到高層建筑中，不僅會對高層建筑的整成運(yùn)行造成不良影響，情況嚴(yán)重時，甚至?xí)斐砂踩鹿剩斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

2.2 配電系統(tǒng)可靠性

配電系統(tǒng)可靠性是電氣設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。高層建筑的消防水泵、控制室、自動噴淋系統(tǒng)等設(shè)備都為一級負(fù)荷，專用變電所供應(yīng)的送、排風(fēng)機(jī)，以及相應(yīng)的消防水泵房、消防電梯也都為一級負(fù)荷。高層建筑中一級負(fù)荷電氣設(shè)備除了配備兩個電源外，還應(yīng)當(dāng)配備應(yīng)急電源，通過該方式確保一級負(fù)荷電氣設(shè)備在應(yīng)用過程中不會出現(xiàn)安全問題。一級負(fù)荷設(shè)備在運(yùn)行期間，應(yīng)急電源起到的主要作用是在遇到特殊情況時，實現(xiàn)低一級負(fù)荷電氣設(shè)備運(yùn)行的電量供應(yīng)。從目前我國高層建筑的設(shè)計情況來看，EPS 應(yīng)急電源和柴油發(fā)電機(jī)組是電機(jī)設(shè)計中最常用的兩種應(yīng)急電源。

2.3 配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性

為了提升變壓器在實際運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性目的，應(yīng)當(dāng)綜合考慮年耗量和投資情況。通過大量的實踐，確定經(jīng)濟(jì)合理的配電變壓器，在具體選型和設(shè)計期間，應(yīng)當(dāng)依據(jù)配電變壓器的投資回收時間，最終確定相應(yīng)的變壓器型號。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要點

3.1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)高層建筑物構(gòu)架和功能，依照重要建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建立自動性的報警系統(tǒng)，可以開展危險安全播放，災(zāi)情數(shù)據(jù)整理等，一旦有險情出現(xiàn)時，報警系統(tǒng)中的險情控制裝置會根據(jù)設(shè)定流程給出指令，指令的給出通常是參照報警信號的發(fā)送時間，同時自動開啟消防設(shè)施。一般情況下，在進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)置過程中，需要結(jié)合建筑物的構(gòu)架加設(shè)感溫探測器，在建筑內(nèi)的主要安全出入點、樓道、相關(guān)房間等，加設(shè)感煙探測器，同時在建筑物的各重要點設(shè)置供機(jī)械操作的報警設(shè)備。

3.2 供配電系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 負(fù)荷等級與供電電源

結(jié)合目前，我電業(yè)部門的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，消防用電裝置都要根據(jù)最大限度負(fù)荷進(jìn)行電能輸送。超高層建筑需要實行總體上的供電系統(tǒng)設(shè)計，并且要設(shè)置兩路電源，也必須要設(shè)置緊急備用電源。也就是說在確保建筑內(nèi)有效電源不能低于兩個，各個電源需要服務(wù)于不同的線路，電源電壓等級要呈現(xiàn)為10kV。為達(dá)到所有高層建筑消防系統(tǒng)用電需求，在電氣設(shè)計期間，需要在基本設(shè)計前提下，加設(shè)相應(yīng)的發(fā)動機(jī)以作備用電源，確保在緊急情況下可以及時開啟消防系統(tǒng)。

3.2.2 變配電室設(shè)置

在通常情況下，高層建筑內(nèi)的水泵及其空調(diào)控制系統(tǒng)都要設(shè)定在地下樓層內(nèi)，為確保變壓器可以最大限度的定位于負(fù)荷的核心區(qū)域，需要將配電室設(shè)置在建筑的中間點，并且將電機(jī)安置在配電室附近。整體高度為200 米以上的超高層建筑，在一般情況下往往會在建筑內(nèi)的重要樓層安置相應(yīng)的電氣設(shè)施。

3.2.3 高低壓配電線路的設(shè)置

一般情況下，10kV 用戶變電室簡化主結(jié)線方案主要采用SM6 環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，這種設(shè)計適用于不設(shè)保護(hù)的電源開關(guān)柜，變壓器出線開關(guān)主要采用斷路器柜或熔斷器、復(fù)合開關(guān)柜等。針對單臺變壓器容量不小于1600kV 的情況，可選擇斷路器柜；在單臺變壓器容量不大于1250kV 時，可采用熔斷器合開關(guān)柜作為10kV 側(cè)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，其中熔斷器可對變壓器起保護(hù)作用。采用雙路進(jìn)行10kV 電源，其中主結(jié)線為單母線分段，每段10kV 母線設(shè)置一變壓器，該變壓器容量一般不超過5000kVA；二段母線合計裝結(jié)的編容器容量不超過10000kVA。根據(jù)一般超高層建筑負(fù)荷計算結(jié)果來看，可選擇4-6 臺SG10 低損耗干式變壓器，另設(shè)置1-2 臺1000kW高速柴油發(fā)電機(jī)。

4 結(jié)束語

在高層建筑中，所需的相應(yīng)負(fù)荷比較大，要做好電氣工程的各項設(shè)計，做好線路的選擇、做好防火措施，實現(xiàn)安全可靠合理的節(jié)能用電，要對供電系統(tǒng)的設(shè)計方案反復(fù)推敲，確保整個系統(tǒng)可以安全的運(yùn)行。