探究供配電技術在高層建筑中的運用

石俊杰

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，城市的建筑越來越高，高層建筑顯現出層高、大的特點，齊全居住、商業、辦公為一體的功能化，而在這些高層建筑中各種高端的家用電器設備被廣泛應用，內部配套電氣設備的數量對用電需求造成了嚴峻的問題，所以，在高層建筑中供配系統應當合理科學，而提高高層建筑中供配系統可靠性方法就是不斷提高供配電技術。本文從高層建筑對供配電系統的需求著手，對供配電技術在高層建筑中的運用進行研究分，以供參考。

關鍵詞：供配電技術；高層建筑；運用

一、高層建筑對供配電系統的需求

1、基本需求

高層建筑由于建筑空間大、功能復雜且用電設備多，所以它對供配電系統具有供配電可靠性高、持續性強、安全穩定、技術先進、經濟合理等高要求。一般來說，高層建筑都是大負荷用電戶，所以通常以一級負荷的要求來規劃供配電。除了保障建筑內的日常電氣設備運行，之所以定級為一級負荷還因為它要承擔消防供配電系統、排煙設施、電梯、照明和污水處理等設備的運行，保證建筑在遭遇火災等大型事故時可以自我救助，也為消防機構在建筑內展開救援提供了良好環境。上述這些電氣設備系統都要求供配電系統具有超高的連續性，所以為了避免電源在關鍵時刻出現問題，高層建筑內都會設計雙電源互投供電，以樹干式與放射式的配電模式來保障高層建筑的絕對安全。

2、高層建筑供配電系統的技術

作為電力系統的重要組成部分，供配電系統涉及了電力系統中電能的配送和使用兩個環節?？紤]到供配電系統是直接面向于超高層建筑中的使用者及電氣設備的，所以必須考慮供配電系統的安全可靠性。在供配電系統中，功率流動方向一般都是從電源向用戶端的單向流動，這就是電能通過降壓的分配方式傳送給用戶的用電設備，產生電能供人使用。目前在我國，供配電系統的電壓都在110KV或以下。所以在對供配電系統進行設計時，一定要按照負荷的性質、用電量的大小來安排所供電地區的電力分配情況，結合實際設計方案。而且這種供配電方案的設計要考慮其長久性，使它具備一定的可持續性發展可能性。

二、高層建筑供配電系技術問題

1、接線問題

從實踐來看，當前國內的很多中小型小區中的高壓供配電系統，主要采用的是單電源的單母線分段接線方式，這是當前建筑內的一種主要接線方式；建筑內所采取的該種接線方式所建立的供配電系統表現出接線簡單、維護簡便以及安全可靠等特點，尤其對中小型住宅小區的供配電系統比較適合。但實踐中我們發現該方案具有一個非常大的缺陷，即系統的主供電源通常只有一根10kV 的供電線路，所有其供電能力十分有限。當建筑中的居民達到了一定數量以后，只有這一根供電線路是難以真正滿足實際用電需求的。

2、負荷問題

一般而言，正常情況下小區供配電系統維持一般性停電沒有問題，但如果建筑內的用戶用電負荷量突然持續地增長，那么供電電纜及住戶配電裝置和相關設備、導線等，將會受到非常嚴峻的考驗。從這一點也可以說明，在電氣規劃的設計過程中，具有一定的超前意識是非常有必要的，且小區內的住戶配電設施技術也應當進行相應的改造。具體選用哪一種供電方式和方法，一定要充分地結合配電系統的實際規劃狀況進行規劃和處理。

三、高層建筑中的供配電技術

1、電力負荷的計算

負荷計算的目的在于盡量準確地求出建筑所需的總負荷和負荷等級、類別，算出各支部的分負荷，以作為向供電部門申請電源和擬定供配電系統、選擇設備、電器、導體、計算電壓損失、功率損失、電能損失、無功率補償的依據。（1）在方案設計階段一般應采用單位指標法；在初步設計及施工圖設計階段一般應采用需要系數法；對于住宅工程，在其設計的各個階段均可采用單位指標法。（2）用電設備臺數較多且各臺設備容量相差較小時，宜采用需用系數法。該法一般用于干線和配變電所的電力負荷計算。（3）用電設備臺數少且各臺設備容量相差較大時，宜采用二項式法。該法一般用于干線和配電（屏）箱的電力負荷計算。為了在設計時便于使用負荷計算的成果，計算一般應以變壓器為單位，按一般動力、重要動力、保安動力、一般照明、重要照明、保安照明六部分進行。

2、供配電的選擇和配置

高層建筑物一般采用一、二級負荷，組成高層建筑物的供電電源應由兩個或以上兩個，在確定供電電源，必須考慮負荷級別電力系統，對供電情況和用電容量的條件來確定供電電源的數量。同時考慮投資費、年運行費和計算年限期末固定資產余值的最小化，也要滿足安全可靠和經濟。使用的電容量較大或者有高壓用電設備如果是一級負荷，應相應選擇兩路電壓（兩個供電電源）。如果對電容量需求不大，可以選取第二低位電源。所以，設計應該充分考慮建筑實際的用電負荷，一級負荷的供電前提，應安裝應急發電機組以備供電不足，只是用電照明可以安裝蓄電池組作為備用電源。二級負荷的供電系統中，選擇供電電源可以按照以下方式，變壓器發生故障時，沒有中斷供電系統，并且中斷后，快速的恢復供電功能。因此，二級負荷的供電系統應兩個回路電流的引導，防止局部發熱而引起火災。在一些高層建筑物集于商場、酒店、娛樂設施為綜合體的內部人群密集應該設置應急電源，防止的電力間斷遭受經濟損失。

3、保安電源的自動切換

高層建筑避免火災隱患，就必須防治確保安全用電。保安電源采用自動切換裝置是保證供電設備的穩妥的一種形式。具有以下的優勢：1）自動完成保安電源的聯通與間斷，避開人工操作，具有機敏反應的能力，電路發生異常，自動斷開電源開關，電源管理自動化程度高，確保整個供電系統的安全可靠性。同時節省了人力，降低了不必要的損失。2）保安電源往往有兩個發電機電源，電源發生故障時，自動切換啟動備用的發電供電，備用發電機依靠柴油發電，在電力供應失效的情況下，維持高層建筑最基本的整修電力。確保建筑功能能夠盡快恢復正常。3）保安電源自動切換自身就是可靠性的措施，避免人工操作中有時用力不當和使用方法不當，導致開關的失靈，減少了故障發生的概率。4）保安電源自動切換在電力運行狀態下，做出準確的判斷，依據開關兩側的電壓作為判斷，對電壓及電流量化的分析，獲得更為安全的切換保證，比人為估測更準確。5）主電源和備用電源兩個部分組成自動切換電源，采用串聯線路連接，在相互切換時，切換的速度得以提高，電源的實用性強，避免了切換過程中的風險

結束語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，高層建筑在不斷發展，其內部的供配電系統設計運用技術也在不斷完善。城市的高層建筑在追求高度的同時也要考慮建筑精度，也就是說，它的供電系統是否與它的高層功能相匹配，是否在技術性上已經滿足了安全可靠性。所以在未來的電氣設計與建筑施工中，還要研究和發現更加可靠的高層建筑電氣設計方案，將高層建筑的供配電系統安全可靠性提升到盡可能的高度，從內到外的保證高層建筑質量安全及生命財產安全。

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