高層建筑電氣工程中的低壓配電設(shè)計分析

劉瑞軍

（山西八建集團有限公司，山西 太原 030027）

0 前言

低壓配電的設(shè)計與安裝是整個高層建筑電氣系統(tǒng)中的重點環(huán)節(jié)，如果低壓配電的設(shè)計方案不夠完善與科學(xué)，就極易造成安全隱患的出現(xiàn)，再加上高層建筑的電氣設(shè)備較多，一旦出現(xiàn)事故危害較大，所以建筑企業(yè)必須要重視低壓配電的設(shè)計工作，保證設(shè)計的合理性與科學(xué)性。一般來說，高層建筑擁有著較多樓層，智能化程度相對較高、建筑面積覆蓋范圍大、結(jié)構(gòu)功能十分復(fù)雜且需要用到較多的電氣設(shè)備，所以落實好設(shè)計工作是十分重要的。國家也針對高層建筑低壓配電設(shè)計工作做出明確規(guī)定，要求低壓配電設(shè)計人員在工作過程中按照設(shè)計要求與原則，與實際情況相結(jié)合，優(yōu)化低壓配電設(shè)計方案，消除安全隱患，提高整體電氣工程質(zhì)量。

1 高層建筑電氣工程低壓配電設(shè)計原則

1.1 堅持優(yōu)化設(shè)計原則

在設(shè)計低壓配電方案時首先要堅持優(yōu)化設(shè)計原則，只有貫徹落實好優(yōu)化設(shè)計原則，才可以保證好低壓配電工程的經(jīng)濟型與科學(xué)性。具體分為以下幾個方面：①應(yīng)該與高層建筑的優(yōu)勢與特點相結(jié)合，確定合理且科學(xué)的電力輸送路線以及電氣設(shè)備的安裝定位，以保證建筑空間的高效率利用，盡量縮減占地面積；②保證好低壓配電設(shè)計方案的經(jīng)濟適用性，與樓層的結(jié)構(gòu)特點相結(jié)合，考慮實際情況，設(shè)計出符合需要且高效的配電方案；③保證好低壓配電線路以及配電設(shè)備的安全性，設(shè)計出安全距離的配電線路，應(yīng)用具有良好絕緣性的導(dǎo)線材料，同時應(yīng)該在高層建筑頂部安裝相應(yīng)的防雷擊設(shè)備，輔以接地技術(shù)與防靜電技術(shù)，落實好安全保障工作；④控制好用戶的備用電量，參考每戶居民的實際用電需求進行供電，保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定、高效運轉(zhuǎn)。

1.2 高效率輸送電氣的原則

一般來說，在輸送電氣時會產(chǎn)生不同程度的損耗，包括直接損耗與間接損耗，所以說，在設(shè)計低壓配電方案與傳輸電氣時應(yīng)該盡可能地減少損耗，提高利用效率與節(jié)能性。還應(yīng)該與居民的用電需求充分結(jié)合進行設(shè)計，優(yōu)化電力傳輸系統(tǒng)，減少損耗。與此同時，在設(shè)計電力傳輸線路時應(yīng)該保證電力負荷達到均衡，增強安全性，應(yīng)用先進的電力監(jiān)測設(shè)備，嚴格監(jiān)控低壓配電線路，防止出現(xiàn)安全問題，以及有效減少電力傳輸系統(tǒng)的后期維護成本支出。

1.3 堅持綠色節(jié)能原則

在設(shè)計低壓配電方案時應(yīng)該堅持綠色節(jié)能原則，跟隨時代發(fā)展趨勢。要合理配置傳輸線路與電力設(shè)備，防止出現(xiàn)傳輸線路重復(fù)以及纏繞的現(xiàn)象，避免材料浪費。還可以引進并應(yīng)用節(jié)能材料，比如說太陽能或地?zé)崮艿?，減少其他資源的損耗。

2 現(xiàn)階段高層建筑電氣工程低壓配電設(shè)計中存在的問題

2.1 高層建筑中的用電設(shè)施數(shù)量較多

就現(xiàn)在來說，高層建筑基本分為商業(yè)建筑與生活建筑兩大類，所以需要對兩種建筑的電氣工程低壓配電方案進行區(qū)別設(shè)計，這就給基礎(chǔ)設(shè)施以及配套設(shè)備的使用提出更高要求，舉例來說，供水系統(tǒng)、消防體系、供暖體系、配送電系統(tǒng)以及通風(fēng)設(shè)施等均是重要組成部分。以上所列出的基礎(chǔ)設(shè)施均會涉及用電問題，所以說，高層建筑中往往存在著用電量較大且多種多樣的基礎(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)施對于低壓配電的輸電配電設(shè)計也有著不同要求，在很大程度上增加高層建筑電氣工程低壓配電的設(shè)計難度。

2.2 高層建筑的整體用電量較大

由于高層建筑的用電設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施較多，再加上住戶或辦公人員較多，會產(chǎn)生極大的用電需求，從而呈現(xiàn)出遠超其他建筑物的用電需求。詳細來說，像二次供水設(shè)備、家用電器以及電梯等均是需要長時間用電的設(shè)備，這就給高層建筑電氣工程的低壓配電帶來很大壓力，用電量的增加還會引起用電負荷的增高，從而給高層建筑低壓配電方案安全性與合理性的設(shè)計增加難度。

2.3 高層建筑的供電需求較高

除了商業(yè)型與生活型高層建筑之外，還有一種建筑類型為商住兩用式，在這種模式下，低壓配電系統(tǒng)不僅需要供應(yīng)商業(yè)用電，還需要滿足居民的生活用電需要，這就給高層建筑電氣工程低壓配電系統(tǒng)的性能帶來很大挑戰(zhàn)，需要其滿足建筑的供電需要。除此之外，高層建筑電氣工程的低壓配電還應(yīng)該保證能夠在供配電體系出現(xiàn)問題和故障時可以及時調(diào)用備用供電系統(tǒng)以滿足應(yīng)急用電需要。

2.4 高層建筑具有著高度的系統(tǒng)復(fù)雜性

在設(shè)計高層建筑電氣工程低壓配電方案時，不僅需要考慮到配電系統(tǒng)的實用性，還應(yīng)該與建筑中的其他體系相結(jié)合進行合理化配置。就現(xiàn)在來說，高層建筑為了保證好低壓配電的穩(wěn)定性，往往會采用分段式供電的模式，但這種模式會大大提高電路設(shè)計的復(fù)雜程度，從而使系統(tǒng)復(fù)雜性過高。

3 在高層建筑電氣工程中低壓配電線路的科學(xué)設(shè)計策略

3.1 電氣工程中的負荷電壓設(shè)計

對于低壓配電中的電壓負荷設(shè)計要重點關(guān)注，要求設(shè)計人員綜合考慮、科學(xué)設(shè)計。電壓負荷會直接影響到整體電氣工程的安全運輸和使用過程，在設(shè)計電壓負荷方案時必須要按照國家標(biāo)準進行設(shè)計，合理、科學(xué)且有效地設(shè)計和規(guī)劃好負荷的分攤方案，保證電力負荷的均衡分布與合理分配，使之處于規(guī)定范圍中。一般來說，高層建筑包括商業(yè)性質(zhì)與居住性質(zhì)，商業(yè)用電與居民用電的收費標(biāo)準與計算方法是不一樣的，所以說，高層建筑的低壓配電設(shè)計應(yīng)該針對商業(yè)建筑與居住區(qū)分別設(shè)置變電配置。居民用電主要包括照明、動力等，而商業(yè)建筑的用電需求主要體現(xiàn)在地下室照明、電梯、售樓處以及工作用電等。在計算高層建筑電氣工程低壓配電的電器負荷時，相關(guān)人員可以應(yīng)用負荷密度法或者是單位容量法進行操作，保證好電力供應(yīng)的穩(wěn)定性與持續(xù)性，為人們的生活與工作提供保障。

3.2 供配電電壓設(shè)計

供配電的電壓設(shè)計也是十分重要的環(huán)節(jié)，在設(shè)計高層建筑電氣工程的供配電方案時，要求相關(guān)人員按國家要求和建筑行業(yè)的規(guī)定為依據(jù)來推進設(shè)計工作，保證供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在高層建筑電氣工程中一般對于電力負荷有著極為明確且嚴格的要求，相對普通的1 級電力所擁有的電力負荷量較小，所以在設(shè)計供配電時應(yīng)該依據(jù)實際用電需求和高層建筑的電力系統(tǒng)來選擇相匹配的發(fā)電設(shè)備，以保證整個高層建筑電氣工程的順利使用。在實際設(shè)計過程中，常常使用380/220V 的電壓和10kV 的電源來供配電力。

3.3 合理設(shè)計并配置變電所

將變電所進行合理、科學(xué)的設(shè)計與配置也是高層建筑低壓配電工作的重要環(huán)節(jié)。具體來說，在布局和安置變電所時應(yīng)該結(jié)合高層建筑電氣工程的實際情況進行分析，參考低壓配電系統(tǒng)的電壓負荷容量和分配情況，然后以此為依據(jù)進行變電所的安裝與分配工作。在高層建筑中常常采用負荷率在70%～85%之間的變壓器，同時保證低壓線路的配電范圍在200m 以內(nèi)。而當(dāng)高層建筑電氣工程的低壓配電容量超過400kW 之后，配電的線路范圍應(yīng)該保持在250m 之內(nèi)。除此之外，還可以根據(jù)高層建筑的實際情況有針對性地增加或減少配電設(shè)備，滿足其電氣需求，保證其正常運行。

3.4 設(shè)計好高低壓線路的結(jié)線方式與保護策略

在高層建筑電氣工程低壓配電設(shè)計工作中，應(yīng)該格外注意結(jié)線的連接方式是否合理且正確，只有應(yīng)用有效的結(jié)線方式才能保證電力輸送的穩(wěn)定性以及盡可能地提高電力轉(zhuǎn)化效率，同時在電氣工程出現(xiàn)問題時可以第一時間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。其次要保證每個配電系統(tǒng)均能夠獨立運轉(zhuǎn)，防止因某個系統(tǒng)發(fā)生故障而影響其他系統(tǒng)的供配電。促使各個系統(tǒng)獨立運轉(zhuǎn)還可以為故障的檢修提供便利，及時找出問題發(fā)生原因，且在故障修復(fù)后低壓配電系統(tǒng)中的母線母聯(lián)會自動重啟并正常運轉(zhuǎn)。這種以母線為主的結(jié)線方法可以為電力的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)提供保障，雙重電源的配置便于切換供電線路，促進電氣工程的正常運轉(zhuǎn)。

3.5 設(shè)計好接地線

為了充分保證高層建筑電氣工程的順利進行，必須要保證供電的安全性，其中，落實好接地保護是十分重要的。在設(shè)計過程中，應(yīng)該選擇符合實際情況的保護裝置，應(yīng)用多樣化的保護機制，例如TN、TT、IT 等，為供配電安全與用電安全提供保障。其次，應(yīng)該選擇適合高層建筑電氣工程低壓配電的漏電阻斷器，以達到多大電流會進行阻斷和開啟保護裝置為參考依據(jù)，需要注意，供配電系統(tǒng)末端所使用的漏電保護器的抗電擊水平必須符合國家安全要求，漏電阻斷器的額定電流也應(yīng)該超過正常運轉(zhuǎn)情況下的漏電電流，還需要在高層建筑電氣工程的每個低壓配電分支線路上裝配漏電斷路器，充分保證安全性。

4 總結(jié)

面對中國社會日新月異的發(fā)展和科技水平的不斷提高，高層建筑電氣工程的低壓配電設(shè)計也要堅持科學(xué)性、合理性與高效性，保證供配電的安全性與穩(wěn)定性，不斷優(yōu)化低壓配電設(shè)計方案，尋求更合理、科學(xué)、節(jié)能的高層建筑供配電模式，落實好高層建筑電氣工程低壓配電的安全保護工作。