超高層建筑供配電系統(tǒng)設計

王海鵬

摘要：隨著我國經濟的快速發(fā)展，超高層標志性建筑不斷涌現(xiàn)，并逐漸演變?yōu)楹饬砍鞘鞋F(xiàn)代化水平和經濟發(fā)展水平的重要標志。與普通高層建筑相比，超高層建筑功能更多，總用電負荷容量更大，供電距離更長，其供配電系統(tǒng)也相應更為復雜。超高層建筑供配電系統(tǒng)方案的確定是一個綜合性的設計過程，其中如何確定高壓系統(tǒng)的結構、設置配電所、選擇應急電源的電壓等級尤為重要。基于此，本文就超高層建筑供配電系統(tǒng)設計進行詳細探究。

關鍵詞：超高層建筑;供配電系統(tǒng);設計

1 引言

由于超高層建筑的復雜性和笨重性，對電氣設備的要求比低層建筑更為嚴格。高層電氣設備分析包括給排水系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、制冷采暖系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、電梯等。而且隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展和人們需求的不斷增加，建筑功能更加完善，建筑結構更加復雜，這在一定程度上給超高層建筑的電氣設備帶來了一定的壓力，對高層建筑供電系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

2 超高層建筑電氣系統(tǒng)特點

（1）高功耗。由于超高層建筑的承載力和承載力大于普通高層和低層建筑，因此其用電負荷和用電量也相對較大，功耗更為明顯。電力消耗的增加增加了建筑物的電力負荷。為了滿足高層建筑的用電需求，有必要加強低壓配電系統(tǒng)的設計。（2）對供電可靠性提出了更高的要求。高層建筑的住戶比低層建筑的住戶多，因此對電力的需求遠大于低層建筑。為保證高層建筑用電的穩(wěn)定性和安全性，主要采用一次負荷和二次負荷。一次負荷需要配備兩套獨立的供電系統(tǒng)，以確保即使一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，另一個系統(tǒng)也可以代替它繼續(xù)工作，以確保高層建筑各種功能的穩(wěn)定運行。

3 超高層建筑供配電系統(tǒng)設計問題

與設計圖紙性質相似的供電方案設計也反映了實際工程建設中的一些問題。由于供電環(huán)節(jié)和設施涉及內容廣泛，對設計方案有很多要求。在相關工作人員進行供電方案的設計時，如若沒有對每一步的設計內容進行反復核實與計算設計，將對整個工程結果質量帶來不利影響。而進行供電設施的建設工作時，開發(fā)商也會做出相應干預，如若其對供電設計方案進行變更，致使方案設計不符實際及相關規(guī)定要求，將會造成設施建設存在一定的安全隱患，后續(xù)工作也難以進行交接，給供電企業(yè)帶來巨大的經濟乃至名譽損失。除此之外，個別負責供電方案設計的工作人員缺乏思想認知的專業(yè)性，在設計中以自己主觀經驗為主，反而拒絕現(xiàn)實考量，導致供電方案的設計不符合要求，直接導致設施建設作業(yè)無法正常進行;除了上述已經提到的現(xiàn)象外，還可能會出現(xiàn)施工人員利用自身經驗隨意開展工作，不以供電方案設計為指導的現(xiàn)象發(fā)生，其違背了電氣工程建設的相關行為規(guī)范，還會對整個電氣工程帶來質量上的不良影響;無論何種情況，都會最終導致建設單位出現(xiàn)施工以及成品的質量問題，影響供電企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

4 超高層建筑供配電系統(tǒng)設計

4.1 變壓器選擇

變壓器在供配電系統(tǒng)的運行中起著關鍵作用，也是節(jié)能設計的重點。其原因是變壓器直接影響電力系統(tǒng)的功耗和電流、電壓的有效切換。這要求在變壓器選擇時，要對節(jié)約能源作深入的考量，通過使用規(guī)定變壓器型號來實現(xiàn)控制其有用功率消耗量的目標。為實現(xiàn)這一目標，在變壓器選擇時要對以下原則作充分的考量：（1）銅材料在變壓器運行中發(fā)揮著重要的作用，出于節(jié)能考慮，要有效提升銅材料的應用頻率。就近年來的變壓器設計來看，通過在電線電柜中使用硅材料來代替銅材料，可以實現(xiàn)兩方面的目的，一是可以確保變壓器在空載運行過程中有很好的運行效率，二是可以最大限度減少變壓器運行過程中的能耗，以此來實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。（2）目前來看，市面上的變壓器類型較多，在選擇時會有一定的難度，為此要始終秉承選用節(jié)能型的變壓器這一原則。待正式投入使用后，要做好維修保養(yǎng)工作，并在使用一段時間后及時更換，這對確保變壓器功能有重要的意義。（3）變壓器設計時要考慮采用一些單相自動補償設備，原因在于通過單相自動補償設備可以有效確保流動的三相電的電流處于平衡狀態(tài)，可以最大限度減少變壓器自身所承受的消耗。

4.2 節(jié)能設計

超高層建筑電氣節(jié)能設計的核心部分是供配電系統(tǒng)的設計。結合建筑物的實際情況，合理規(guī)劃建設項目的荷載指標，這些指標的制定應嚴格按照不壓縮、不浪費的原則進行。同時，供配電系統(tǒng)涉及到供電設備的安裝部署、規(guī)格型號的選擇等，其綜合配置要具有一定的合理性，在滿足系統(tǒng)功能的同時達到節(jié)能的效果。對于供配電系統(tǒng)節(jié)能設計，還需要綜合考慮建筑物中的配電房、開閉所等，一般需要根據不同類型建筑物的用電指標對整個建筑物進行負荷用電量的估算。在設計階段需要重點明確項目建設中有沒有用電量較大的設備，如消防水泵、廚房設備、建筑聲、光、電設備等。如果有的話就需要對其用電量進行單獨核算，避免電力的過度浪費，也需要保證各種用電設備的合理配置，避免存在漏項問題，確保估算用電量接近實際用電負荷。如果出現(xiàn)建筑物與配電房之間供電距離較遠的情況，需要合理控制電壓損失，其控制方式有增大導線截面積等。

4.3 動力系統(tǒng)設計

動力設備是超高層建筑必須安裝的系統(tǒng)。耗電系統(tǒng)一般用于加熱、制冷等方面。這些功能會導致大量的功耗，所以超高層建筑節(jié)能設計也要注意控制動力系統(tǒng)的資源損耗，相關設計人員可以從以下幾方面降低在動力系統(tǒng)方面的能源損耗。（1）緊跟時代潮流， 使用高效能的電動機進行系統(tǒng)設計，從設備方面實現(xiàn)能源的節(jié)約，在節(jié)能的情況下增加其運行效率。（2）設立合理科學的補償機制，實現(xiàn)電機的循環(huán)使用，促進電機的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)電機資源的節(jié)約。（3）大功率電動機可采用軟啟動裝置。消防用電動機選用星三角啟動裝置，實現(xiàn)電動機的平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。（4）優(yōu)化動力設備控制系統(tǒng)，采用先進技術，實現(xiàn)動力設備的自動化控制，既減少了人力資源的投入，還能使動力設備更精確地工作。

4.4 消防配電設計

超高層建筑發(fā)生火災時，可使用消防器材。供電設備的設計主要是通過設計相應的供電電路來穩(wěn)定消防系統(tǒng)的運行，在消防配電設計中起著重要的作用。消防設備包括消火栓泵、自動噴淋設備、防火卷簾等，這些設備都會在火災時自動開啟，供電設備的存在能為這些設備提供電源，一旦供電設備發(fā)生問題，就會影響設備的使用，導致設備斷電，無法有效控制火災的蔓延，造成一定的安全隱患。在選擇供電設備之前，應當分析建筑電氣設計的實際情況，根據建筑電氣的實際情況確定相應的供電方法，確保消防供電系統(tǒng)設計的合理性。供電設備的選擇會影響消防配電設備的運行，因此在設計上應當慎重，明確在消防配電設計中是否存在共用消防設備電源的情況，如果有這一狀況，則要安裝能夠相互切換的電源裝置;如果并未設置共用消防設備電源，則要根據實際情況設計分離的兩組電源裝置，并做好配電箱的設計工作，便于在發(fā)生危急問題時能迅速發(fā)現(xiàn)并通過手工完成電源之間的切換。

5 結束語

綜上所述，在我國超高層建筑的發(fā)展過程中，供配電系統(tǒng)的設計及相關可靠性研究是非常重要和最基本的內容。因此，我國高層建筑內部電氣設備十分笨重，其施工過程也十分困難，過度的電力消耗也是問題之一。因此，在電氣設計過程中，要逐步改善其運行環(huán)境，確保電力系統(tǒng)的安全運行，完善與電氣設備相關的功能，加快電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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