高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與分析

張順林

摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化的發(fā)展，為了滿足城市居民的需求，出現(xiàn)了大量的高層和超高層建筑。同時(shí)，隨著科技社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)超高層建筑有了新的需求。除了良好的建筑質(zhì)量，它還需要高舒適性和良好的智能。因此，要求我們?cè)诟邔咏ㄖ姎夤こ探ㄔO(shè)中把握消費(fèi)者的使用需求，在滿足人們舒適智能 居住需求的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮電氣工程功能優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣工程;供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超高層標(biāo)志性建筑不斷涌現(xiàn)，并逐漸演變?yōu)楹饬砍鞘鞋F(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。超高層建筑與一般高層公共建筑相比，功能多、總用電負(fù)荷大、供電距離長。超高層建筑供配電系統(tǒng)方案的確定是一個(gè)綜合的設(shè)計(jì)過程，其中如何確定高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)置配電所、選擇應(yīng)急電源電壓等級(jí)尤為重要。

1高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作

1.1高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于高層和超高層建筑對(duì)電氣工程的需求量大、集中度高，要求電氣工程設(shè)計(jì)能滿足整體運(yùn)行的需要。由于高層建筑用電設(shè)備較多，采用兩臺(tái)獨(dú)立的10kV電源。兩種電源互為補(bǔ)充，有利于提高用電安全性和使用效果。高壓配電系統(tǒng)在高導(dǎo)建筑電氣工程中占有重要地位，是滿足用電需求和安全的關(guān)鍵。一般來說，高壓配電系統(tǒng)主要采用單母線實(shí)現(xiàn)分段，從而實(shí)現(xiàn)線路使用過程中的自動(dòng)切換。對(duì)方也可作為對(duì)方的備用設(shè)備。當(dāng)其中一條線路出現(xiàn)問題時(shí)，可以及時(shí)啟動(dòng)，滿足用戶用電需求。因此，保證電力運(yùn)行效果是關(guān)鍵。

1.2低壓終端配電箱的設(shè)計(jì)

低壓終端配電箱的設(shè)計(jì)要求將開關(guān)設(shè)備電氣測量儀表與相應(yīng)的輔助控制設(shè)備一同裝配在一個(gè)半封閉或封閉的金屬柜內(nèi)，以滿足電氣接線多方面的要求，形成一種低壓配電系統(tǒng)裝置，并采用自動(dòng)或手動(dòng)開關(guān)方式對(duì)線路進(jìn)行通斷。通過儀器測量的方法，可使各類型的操作參數(shù)在變電所內(nèi)得以體現(xiàn)，并對(duì)部分電氣參數(shù)進(jìn)行有效的調(diào)整，使其能起到警示作用。此外，高層住宅建筑的照明配電箱的回路設(shè)計(jì)要滿足照明系統(tǒng)的基本要求，且每一個(gè)室內(nèi)房間都要有一個(gè)獨(dú)立的插座回路，對(duì)于空調(diào)回路，則應(yīng)采用獨(dú)立式空調(diào)回路。除壁掛式空調(diào)插座外，所有其他插座均安裝漏電保護(hù)裝置。

2供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，如用電需求進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)也要滿足以下幾個(gè)方面的要求，才能保證其可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。首先就是滿足科學(xué)、安全的要求，全面掌握供配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并在設(shè)計(jì)過程中熟練運(yùn)用，有效地了解施工現(xiàn)場的干擾因素，進(jìn)而制定出相應(yīng)的解決措施。其次是滿足可靠性要求，結(jié)合高層建筑的實(shí)際使用情況，對(duì)高層建筑存在的問題進(jìn)行有效的解決。如果系統(tǒng)運(yùn)行停滯，可靠性不高，則應(yīng)提高對(duì)相應(yīng)指標(biāo)的重視程度，并切實(shí)加以應(yīng)用。三是要滿足環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的要求，在保證供配電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效率的同時(shí)，要盡量選用節(jié)能、環(huán)保的建筑材料和設(shè)備，提高各種資源和能源的有效利用率，以減少能耗。在提高工程節(jié)能性的同時(shí)，降低了總成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的目的。

3電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要原則

供配電系統(tǒng)是高層建筑機(jī)電工程的基礎(chǔ)，它承載著建筑電氣系統(tǒng)的配電，它可以分為兩部分：區(qū)域變電站和用戶變電站。一般來說，與高層建筑相關(guān)的供電系統(tǒng)主要采用單向流的方式，即從供電端到用戶端，以保障電源良好分配和迅速地降壓處理。以便用戶端可以直接使用。由于當(dāng)前的高層建筑電壓在110kV以內(nèi)，因此，在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合建筑需求進(jìn)行設(shè)計(jì)即可?；趯?duì)用電量、系統(tǒng)負(fù)荷等基數(shù)的合理判斷，綜合各方需求及可能出現(xiàn)的問題，才將有效地滿足建筑的使用功能，促進(jìn)高層建筑供認(rèn)電系統(tǒng)達(dá)到良好的可擴(kuò)展性。在針對(duì)高層建筑電氣工程供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求遵循于安全、節(jié)能的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)過程中，將節(jié)能需求放在首位，以科學(xué)合理的方式進(jìn)行設(shè)備判斷，規(guī)避能源浪費(fèi)，增強(qiáng)系統(tǒng)成本控制。同時(shí)，還應(yīng)盡可能采用節(jié)能性材料，降低對(duì)環(huán)境帶來的污染。

4高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

4.1低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

在高層建筑工程中，可以明確電氣設(shè)計(jì)中低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在一定程度上保證高層建筑電氣設(shè)備運(yùn)行的安全：第一，一般來說，電源可以通過電網(wǎng)為高層建筑提供兩個(gè)電源，兩電源獨(dú)立，可滿足一次負(fù)荷和二次負(fù)荷的要求。但系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障問題應(yīng)綜合考慮。可設(shè)置備用電源和應(yīng)急電源，主要由柴油發(fā)電機(jī)組成。因此，在高層建筑低壓配電設(shè)計(jì)中，應(yīng)至少設(shè)計(jì)2個(gè)電源，當(dāng)其中一個(gè)電源不能保證居民用電需求和設(shè)備使用后，再切換到另一個(gè)電源;第二，對(duì)于高層建筑，大量設(shè)備需要電源才能使用。因此，在配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中必須保證供電安全。鑒于生活方式的日益多樣化，高層建筑項(xiàng)目的數(shù)量不斷增加。高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，大多數(shù)居民會(huì)選擇消防設(shè)施滅火或選擇安全逃生。但是，高層建筑的垂直交通主要是電梯，火災(zāi)發(fā)生后會(huì)出現(xiàn)供電故障，安全性較低。因此，合理設(shè)置高層建筑的供電電源是十分必要。

4.2高壓配電系統(tǒng)設(shè)置

由于高層建筑對(duì)電氣工程有很高的要求。因此，要求我們?nèi)婕訌?qiáng)設(shè)計(jì)工作，確保大廈的良好運(yùn)行。由于高層建筑涉及多個(gè)居住群體，用電設(shè)備的數(shù)量和種類較多，因此，為了滿足需要，高層建筑通常采用兩個(gè)獨(dú)立的電源，以保證用電安全，滿足用電需求。高壓配電系統(tǒng)是高層建筑的重要環(huán)節(jié)，對(duì)穩(wěn)定供電起著重要作用。因此，一般要求高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段設(shè)計(jì)，以保證線路的良好運(yùn)行。由于該總線采用了分段編號(hào)的方法，可以很好地與電力線電路相匹配。

4.3變壓器的設(shè)計(jì)

為滿足高層建筑整體供配電系統(tǒng)對(duì)電力的需求，并盡可能地提高變壓器的可靠性和安全性，必須對(duì)變壓器運(yùn)行的要求有一個(gè)全面的了解，并盡可能地將系統(tǒng)使用時(shí)的電能損耗和用電成本降到最低。如今在選擇變壓器時(shí)，要盡量選擇具有低損耗材料的配電變壓器，使其負(fù)載率保持在60%-70%之間。當(dāng)變壓器的負(fù)荷率和容量穩(wěn)定后，減少了幾個(gè)變壓器的投運(yùn)次數(shù)，提高了變壓器的用電量，這樣就能達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的，提高能源利用率。因變壓器存在季節(jié)負(fù)荷，使其電能質(zhì)量受到一定程度的影響，可采用專用變壓器解決季節(jié)負(fù)荷變化帶來的問題，保證變壓器的靈活性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。與此同時(shí)，為防止變壓器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生不必要的能量損失（如夏季空調(diào)），可安裝專用變壓器進(jìn)行供電，以減少能量損耗，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.4配電干線的選取

母線配電的優(yōu)點(diǎn)是：線路緊湊，整齊美觀，使用壽命長;載流量上限高;接收端具有良好的擴(kuò)展性;線路電壓損失小。缺點(diǎn)是：價(jià)格高;母線直線段與連接器之間的連接安裝困難，容易造成連接隱患;垂直長距離布置時(shí)，必須對(duì)豎井的承載能力和建筑物的搖擺效應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證和妥善處理，插件接口必須準(zhǔn)確定位。對(duì)于商業(yè)裙樓，由于其建筑高度較低，用電負(fù)荷調(diào)整頻繁，采用母線作為商鋪室內(nèi)用電的配電干線。辦公樓由于建筑高度高，用電負(fù)荷很少調(diào)整，很多辦公樓的配電干線采用電纜。

結(jié)束語

高層建筑電氣設(shè)備多，施工環(huán)境復(fù)雜。如果供配電系統(tǒng)設(shè)置不科學(xué)，會(huì)增加用電負(fù)荷，造成高層建筑工程供配電系統(tǒng)的有限運(yùn)行，帶來經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生安全事故。因此，高層建筑電氣工程的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求有效保護(hù)電氣安全，加強(qiáng)建筑電氣安全設(shè)計(jì)，探索低壓供配電系統(tǒng)的可靠性，為促進(jìn)電氣設(shè)備的良好運(yùn)行提供有效的解決方案。

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