超高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計分析

◎李俊

引言：近年來，我國各地超高層建筑的數(shù)量日益增多，超高層建筑體量大、人員密集、投資運維成本高，在消防、安防、運營管理等方面有著特殊的要求。超高層建筑是指高度超過100m的建筑物，由于其高度高、體量大及功能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，超高層建筑的供配電系統(tǒng)與一般建筑物相比更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)設(shè)計方法已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。因此，必須結(jié)合超高層建筑的特點，設(shè)計出科學(xué)、合理和可靠性高的供配電系統(tǒng)方案。

一、超高層建筑供配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計內(nèi)容

在現(xiàn)在的超高層建筑中的電氣工程中最基礎(chǔ)的組成部分就是供配電系統(tǒng)，以使用效果為分類標(biāo)準(zhǔn)分類的話，它可以分為區(qū)域變電站、用戶變電站兩部分，主要是控制建筑中電能的分配與使用環(huán)節(jié)，供配電系統(tǒng)的使用與設(shè)計要符合它的使用對象的要求，供配電系統(tǒng)的使用對象主要是用戶以及以它為基礎(chǔ)的電氣工程，因此供配電系統(tǒng)的整體設(shè)計要符合用戶以及電氣工程的要求。這樣既可以提高用戶的滿意度又可以在很大程度上保障電氣工程的安全性。電流由電源端逐級流向用戶端是超高層建筑配電系統(tǒng)主要的應(yīng)用模式，這種模式成為功率單方向流動。采用這種模式的主要目的是有利于做降壓處理、利于電能的分配。10/0.4kV是現(xiàn)在超高層建筑普遍設(shè)計的供配電電壓等級，設(shè)計人員在設(shè)計供配電系統(tǒng)的時候不能只借助理論進行設(shè)計，要根據(jù)建筑的具體使用情況，特殊需求科學(xué)地確定相關(guān)參數(shù)范圍，綜合考慮設(shè)計方案，最大限度地優(yōu)化設(shè)計方案。

二、超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要求

1.配電系統(tǒng)設(shè)計人員在設(shè)計全程都要遵守安全可靠的設(shè)計原則，在理論設(shè)計的基礎(chǔ)上對建筑物進行具體的考察，根據(jù)不同需求設(shè)計出合理的方案。

2.在如今的社會發(fā)展中，電力能源的地位越來越高，應(yīng)用的范圍也越來越廣，如果不能保證電力能源供給可靠的話，就會對企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，也會影響到用戶的正常生活，所以，可靠性也是設(shè)計人員需要重點注意的。

3.現(xiàn)在社會對于環(huán)境的要求越來越高，因此，供配電系統(tǒng)的設(shè)計也要體現(xiàn)出這一原則，根據(jù)投資情況，設(shè)施是否節(jié)能來選擇最合適的設(shè)備，降低建筑成本，提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益，降低建筑電能使用過程中的電能損耗，達到節(jié)能的目的。

三、超高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計分析

1.高壓配電系統(tǒng)設(shè)置。

超高層建筑的電氣設(shè)備十分龐雜，高壓配電系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)當(dāng)中的核心，它能夠穩(wěn)定整個超高層建筑的電壓。一般高壓配電系統(tǒng)都是設(shè)計成單母線分段式，因為這種形式可以確保電路的穩(wěn)定，同時能夠自動進行切換，互為備用設(shè)施。

2.供配電系統(tǒng)配電箱的設(shè)置。

供配電系統(tǒng)配電箱一定要把電氣測量設(shè)備和其他輔助設(shè)備一起安裝在封閉或者半封閉的金屬柜里，利用自動或手動開關(guān)對電路的接通和切斷進行控制，形成完整的低壓配電系統(tǒng)。在超高層建筑內(nèi)部的照明配電箱回路能夠貼合照明裝明裝置的使用，全部插座都要具備單獨回路供電功能。

3.電氣設(shè)備低壓斷路器的選擇。

電氣設(shè)備的低壓斷路器的主要作用是作為照明、供電系統(tǒng)對主體電氣設(shè)備的控制和保護的載體裝置，由此可見低壓斷路器是整個供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。低壓斷路器相對老式閘刀和保險絲等斷裂裝置安全保護性能更強。低壓斷路器有直流和變流電路，按照構(gòu)造分類有封閉式和框架式兩種低壓電路。不用功能用途的超高層建筑應(yīng)該采用不同的低壓斷路器，因為每座超高層建筑在電力使用情況方面都不盡相同，選擇合適的電氣設(shè)備低壓斷路器能夠使超高層建筑的供配電系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，對電氣工程的整體設(shè)計起到結(jié)構(gòu)優(yōu)化作用。

4.變壓器的設(shè)計。

為了能夠讓供配電系統(tǒng)更具有安全性和可靠性，需要考慮到變壓器的運行情況，同時要重視變壓器的材質(zhì)類型，耗能低的變壓器能夠節(jié)約經(jīng)濟成本，減少電能的消耗。70%-85%之間的負荷率是變壓器運行的最優(yōu)狀態(tài)，如果長時間在這個數(shù)值之內(nèi)工作，能夠有效緩解變壓器的工作壓力，增大變壓器的承載能力，不僅可以穩(wěn)定供配電系統(tǒng)，還能夠電力資源的反復(fù)利用，提高能源利用價值。因為超高層建筑的運行使用具有周期性，用電量也是時常多變，所以要對變壓器進行有規(guī)律的調(diào)整，針對不同的時段和時期調(diào)節(jié)變壓器。例如白天工作時間用電量必定多于夜晚，夏冬季節(jié)空調(diào)使用率高用電量一般多于春秋，這樣的時間性區(qū)別需要通過調(diào)整變壓器才能更高效地節(jié)約用電資源和超高層建筑的運行成本。比如針對日間工作時間段變壓器的負荷較大，這時可以使用獨立的變壓器作為日間變壓器，這樣一來可以滿足到供配電日夜差距大的特點，降低電力損耗，緩解變壓器的運行壓力和負荷過大的情況。

5.減少線路損耗。

超高層建筑電氣工程設(shè)計復(fù)雜，電氣線路的鋪設(shè)也需要通過精心的設(shè)計，這樣才能保證線路安裝的科學(xué)合理性，不影響建筑物的美觀，最重要的是如何優(yōu)化線路的鋪設(shè)節(jié)約電力資源，降低電力在線路輸送過程中的損耗。即使電流在流動時不可能完全避免損耗發(fā)生，但科學(xué)合理的線路設(shè)計可以最大限度降低能耗。電流從線路流過，然而不同材質(zhì)的線路對電流造成的損耗不同，所以電氣線路的設(shè)計工作首要就是選擇材質(zhì)優(yōu)良的線路，可以弱化線路當(dāng)中的電阻，防止電網(wǎng)做無功功率。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的要求也隨之提高。為此，設(shè)計人員需要優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計，增大能源綜合利用率，進而在滿足基本需求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)工程經(jīng)濟效益的最大化。