高層建筑電氣中低壓配電設計

胡亮

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑相對于其它類型建筑而言，垂直高度、用電設備基礎、因此更加復雜。高層建筑電氣設計中，低壓配電設計是其重要的構(gòu)成部分，因為低壓配電設計包含的內(nèi)容比較多，因此設計人員要認真負責，每一個細節(jié)都要考慮到。我國對于高層建筑電氣中的低壓配電設計有著明確規(guī)定，在實際設計過程中，相關(guān)人員必須嚴格遵循標準的設計要求，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)特點，嚴格控制高層建筑低壓配電設計的各個環(huán)節(jié)，消除電氣系統(tǒng)的安全隱患。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣設計;低壓配電設計

低壓配電系統(tǒng)作為高層建筑的重要組成部分，其設計水平將對整個建筑的功能產(chǎn)生重大影響。所以在高層建筑低壓配電設計時，要注意發(fā)揮其結(jié)構(gòu)的特點和優(yōu)勢，同時要根據(jù)具體的設計要求，制定詳細的工序和管理細節(jié)，以達到低壓配電設計的效果，確保電氣設備的安全穩(wěn)定。

1、高層建筑電氣中的低壓配電設計原則

1.1安全性

必須保證在任何可能的運行的方式及檢修狀態(tài)下運行人員及設備的安全。

1.2優(yōu)化設計原則

高層建筑電氣中的低壓配電設計應充分利用建筑自身的特點和優(yōu)勢，在設計過程中，要考慮到低壓配電設計的資金投入，還應堅持節(jié)能減排理念，保障低壓配電設計的經(jīng)濟性和合理性。首先，高層建筑電氣中的低壓配電設計方案必須具有切實可行性和適用性，使低壓配電系統(tǒng)可以保障整個高層建筑電氣設備的正常用電，滿足用戶對于穩(wěn)定用電負荷的需求，安全、穩(wěn)定地進行供電，確保高層建筑配單系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、安全運行。同時，高層建筑配電系統(tǒng)還應合理控制用戶的電氣設備用電量，高效、穩(wěn)定地發(fā)揮電氣功能。

1.3經(jīng)濟性

應滿足最少的投資與年運行費用的要求，使得總經(jīng)濟效益為最佳。

1.4合理高效原則

高層建筑電氣中的低壓配電設計應盡量降低電能損耗，包括間接損耗和直接損耗，提高低壓配電系統(tǒng)的節(jié)能性。在確保滿足高層建筑電氣系統(tǒng)使用性能的基礎上，提高低壓配電設計的安全性和合理性，節(jié)約配電系統(tǒng)設計和建設過程中的資源消耗，盡量保持高層建筑低壓配電系統(tǒng)的用電負荷均衡，盡可能的采用節(jié)能設備，減少低壓配電系統(tǒng)的維護檢修費用，實現(xiàn)電力能源的高效、穩(wěn)定、可靠利用。

2、高層建筑電氣中的低壓配電設計要點分析

2.1確定負荷等級，計算負荷容量

按照高層建筑電氣系統(tǒng)設計的相關(guān)規(guī)定，確定低壓配電的負荷等級，根據(jù)相關(guān)規(guī)定一類與二類有一定的區(qū)別。

一類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的一級負荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應急照明燈、消防風機房和泵房的備用照明、消防風機、消防水泵、電梯等;二級負荷包括生活泵電力等;三級負荷是指除了一級負荷和二級負荷以外的電負荷。

二類高層建筑低壓配電系統(tǒng)的二級負荷包括疏散走道、疏散樓梯和消防電梯中的應急照明燈、消防風機房和泵房的備用照明、消防風機、消防水泵、電梯、生活泵電力等;三級負荷是指除了二級負荷以外的用電負荷。

不同的負荷等級，其應用范圍也是不同的，一般情況下可將電力負荷分為商業(yè)用電和居民用電。由于商業(yè)用電和居民用電采用的是不同的計算方法，因此高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)應商業(yè)變電配置室和居民變電配置獨立、分別設置。高層建筑居民用電主要包括動力、照明等生活方面的用電，由居民變電系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力。高層建筑商業(yè)用電主要包括地下室照明、商業(yè)照明、電梯、售樓中心等，由商業(yè)變電系統(tǒng)進行供電。設計人員在計算高層建筑電力負荷時，可采用負荷密度法和單位容量法。

2.2供配電電源設計

高層建筑電氣中供配電電源設計，為了確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行，相關(guān)設計人員應嚴格按照高層建筑電氣系統(tǒng)設計要求進行設計。一般情況，高層建筑工程有嚴格的電力負荷要求，普通的一級電力負荷容量比較小，在選擇供配電電源時，結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的設計要求和實際電力負荷需求，選擇兩路市政10KV電源或者一路市政10KV電源為常用，發(fā)電機組為備用電源作為整個高層建筑低壓配電系統(tǒng)的電源。

2.3合理布局變電所

結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的負荷容量大小和電力負荷分布情況，確定變電所的配置數(shù)量和具體位置，盡量選擇負荷率在70%～85%之間的變壓器，低壓線路供電半徑應控制在200m范圍內(nèi)，如果高層建筑的低壓配電電容量大于400kW，供配電線路距離應大于250m，并且可結(jié)合高層建筑的實際要求，適當增加變配電設備。在高層的商業(yè)建筑中，地上三層的商業(yè)樓層具有較高的商業(yè)價值，因此可將商業(yè)變電配置所設置在高層建筑的負一樓（住宅投影外，非最底層），便于從地下車道運輸相關(guān)變電設備，然后進行安裝。

2.4高低電壓運行和結(jié)線方式

高層建筑電氣系統(tǒng)中的高低電壓運行和結(jié)線方式都應按照嚴格的設計路線要求進行。當采用兩路市政10KV電源供電的時候，電氣系統(tǒng)高壓線采用單母線運行的結(jié)線方式和10kV進線，變壓器低壓側(cè)應用分段、獨立的單母線結(jié)線運行方式，每一段單母線對應一臺變壓器，各段母線之間采用母聯(lián)開關(guān)進行聯(lián)結(jié)和操控，當1路電源斷電時，由另一路電源為全部一、二級及部分三級負荷供電。電氣系統(tǒng)在正常運行條件下，低壓配電系統(tǒng)每段母線都獨立運行，在2臺變壓器間低壓側(cè)設母聯(lián)開關(guān)，當一路電源發(fā)生故障時，合上母聯(lián)由另一路電源承擔全部一、二級及部分三級負荷用電。在高層建筑電氣系統(tǒng)運行過程，一旦變壓器恢復正常，低壓配電母線中的母聯(lián)開關(guān)自動開啟，恢復正常的運行模式。若采用一路市政10KV電源為常用，發(fā)電機組為備用電源時，在電氣系統(tǒng)變壓器低壓側(cè)設計應急母線，利用正常的柴油發(fā)電機電源供給整個低壓配電系統(tǒng)的應急母線提供電量，確保高層建筑應急狀態(tài)下低壓配電的下一級電力負荷量，母線中的雙向開關(guān)不包含電氣設備和機械連鎖，可有效預防向市政供電網(wǎng)中反向供電，并且系統(tǒng)采用雙重電源或者雙回路供電方式為消防設施實現(xiàn)負荷用電，應急設備在變配電系統(tǒng)末端配電箱可相互切換。

2.5接地保護

為了提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性，應做好低壓配電設計的接地保護，可采用TN、TT、IT等保護模式，TN接地保護模式主要是由于系統(tǒng)發(fā)生故障或者金屬性短路，產(chǎn)生過大的電流，從而形成TN保護機制;TT接地保護模式是對外露導電線路進行電氣保護，將低壓配電系統(tǒng)的故障回路及時切斷，達到電氣保護目的。IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)接地保護原理基本一致，其主要是設置在高層建筑周圍電網(wǎng)的外露區(qū)域，接地保護時，若電網(wǎng)外露導電故障電壓在低壓配電系統(tǒng)的標準下，無法對供電系統(tǒng)進行保護性切斷。結(jié)合高層建筑電氣中的低壓配電系統(tǒng)要求，采用合適的接地保護模式。另外，高層建筑電氣中的低壓配電設計應選擇合適的漏電斷路器，考慮到低壓配電系統(tǒng)的電流大小，多大的電流漏電斷路器才會開啟保護機制，一方面，高層建筑低壓配電系統(tǒng)末端采用的漏電斷路器抗電擊性能應符合相關(guān)安全標注要求;另一方面，漏電斷路器額定動作電流應大于配電系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下的漏電電流，在低壓配電系統(tǒng)的各個分支和末端線路上設置漏電斷路器，提高高層建筑電氣系統(tǒng)的安全性。

參考文獻

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