高層建筑電氣工程供配電系統設計

張定

【摘 要】近年來，隨著我國社會經濟的發展和生活水平的提高，為滿足城市居民的需求，涌現出大量高層和超高層建筑。同時，科技社會的發展，讓人們對超高建筑有了新的需求。除了良好的建筑質量以外，還要求具有較高的舒適度、良好的智能性等。因此，要求我們在對高層建筑電氣工程的建設中把握消費者的使用需求，在滿足人們舒服、智能化住宅需求的基礎上，發揮好電氣工程功能的優勢。

【關鍵詞】高層建筑;電氣工程;供配電系統設計

引言

滿足城市化進程不斷推進的要求，我國建筑正向著高層化和超高層化的方向發展，雖然高層建筑能夠解決城市用電緊張、人口劇增的要求，但也存在著安全、交通、環境、能源消耗等多種難以有效解決的問題，建筑工程高度越大，則安全性、耐久性、舒適性方面存在的問題就越多，尤其是供配電系統，幾乎涉及高層建筑每個角落，對設計質量有極高的要求，任何一個環節控制不當，都會影響高層建筑使用性能，甚至引發安全事故?；诖?，開展高層建筑供配電系統的設計分析研究尤為必要。

1供配電系統的含義分析

眾所周知，在高層建筑當中有著多種多樣的電氣設施，例如：給排水設施、防排煙設施、其他消防設施等等。另外，高層建筑的使用功能之間存在著極大的差異，所以電功率也會有很大的不同，總體來說，高層建筑當中所需要的功率極高極大。另外，高層建筑當中的應急用電都需要獨立的電源，所以供配電系統的運行應該與電力系統的總體要求相符合、相一致，只有這樣，才能確保高層建筑電氣工程在使用過程當中的穩定性與安全性。

2高層建筑電氣工程供配電系統設計

2.1低壓配電系統接地安全保護

在任何配電系統中，人身安全的防護永遠處于第一位，因此在高層建筑低壓配電系統設計中，為了保護建筑物內的居民人身安全和配電作業人員安全，需要在設計時選擇可靠的配電系統接地保護方式。在設有變電所的高層建筑內，接地系統優先選用TN-S系統。由于高層建筑樓層高，人員數量多，所以發生安全問題時需要爭取更多的疏散時間。在配電系統發生故障時，接地保護能夠迅速切斷故障位置的供電，保護設備和人員不受傷害。在接地系統設計時，需要考慮地形因素和配電系統參數等，確保接地保護的可靠性。對于TN系統，其故障電流往返通路為相線和PE線，防電擊電器保護通常利用熔斷器、斷路器之類的過電流保護。故障電流越大，切斷電源越迅速，防電擊效果越好。應將PE線盡量靠近相線敷設以減少故障回路的電抗，確保迅速切斷故障電源。

近年來，我國開始和國際標準接軌。IEC標準對系統接地的實施有嚴格的要求，不允許在變壓器室或發電機室內將星型結點就地接地。它規定自變壓器（發電機）星型結點引出的PEN線必須絕緣，并只能在低壓配電盤內一點與接地的PE母排連接爾實現系統接地，在這點外不得再在其他處接地，不然中性線電流將通過不正規的并聯通路而返回電源。這部分中性線電流被稱作雜散電流，會可能引起電氣災害。

2.2調整電網結構，優化無功補償

電網中的電動機和配電變壓器數量龐大，不可能大批量更換和實時調整，通過在變電所不同出線加裝智能真空斷路器，建設聯絡線等方式調整電網結構，隨著高層建筑電機等感性負載增多，使得感性無功功率增大，降低了電源的供電能力，通過三級無功補償的方式即變電所補償一部分、在負荷集中處的高壓線路上設置補償裝置、在變臺上設置分散補償，通過優化補償的容量和位置，降低線路功率損耗，同時提高設備運行參數，平均功率因數達到0.90以上，每年節約大量電能。

2.3供電系統設計要點

①負荷等級設計。案例工程供電負荷比較大，為保證供電的穩定性，在供電系統設計之前，需要對用電負荷進行限制分級，做到該保的必須保，該停的必須停，遵循“區別對待”的設計原則，既要保證供電的合理性，又要避免電力資源無故浪費。高層建筑供電系統負荷等級包括：一類高層建筑中的消防用電需要按照一級負荷要求進行供電;二類消防用電則需要按照二級符合要求進行供電。如果高層建筑中有一級負荷特別重要時，影響供電系統運行的空調用電需要按照一級負荷進行供電。而如果主體建筑中有很多一級負荷時，影響供電系統運行的空調用電要設計成二級負荷。②計算供電負荷。在建筑供電系統設計中，為更好地確定供電等級、供電方式、供電設備等，需要做好供電負荷計算工作。我國不同地區，溫差比較大，建筑形式及結構也存在一定的差別，不能按照統一的標準來計算供電負荷。有的高層建筑不同樓層的使用功能存在較大區別，在供電系統設計中，按照樓層高低和建筑面積的不同，合理制定衡量標準計算負荷，會取得良好效果。

2.4供配電系統配電箱的設置

在高層住宅建筑中，電表箱總開關應具備過電流和漏電保護功能，漏電電流宜選300至500mA以提高防火災性能。戶內配電箱不應設置在臨水房間隔墻上或煙道隔墻上，防止安全隱患。照明配電箱的回路必須滿足照明系統的需求，客廳臥室、廚房、衛生間的插座，都要有單獨回路供電。在空調回路設置的過程中要設置成獨立式的空調回路，除了壁掛空調插座之外，其他的插座回路都應該安裝漏電保護裝置。

2.5電位聯結系統設計

高層建筑供配電系統中等電位聯結系統是設計的重點，其主要作用是降低接觸電壓，避免發生觸電事故，保證人員安全。在高層建筑供配電系統接地故障保護設計中，需要在高層建筑內部設計總等電位聯結。如果受到條件的限制，電氣裝置的接地故障保護難以滿足實際需求，需要在局部范圍內，設置局部等電位聯結，以保證用電的安全性。

2.6變壓器設計

變壓器的設計原則因素較多，從配電系統安全性的角度來看，主要集中在變壓器的選用類型、變壓器的容量和變壓器的負載率幾個方面。變壓器按冷卻方式可分為干式變壓器和油浸式變壓器。油浸式變壓器性能優良、價格低廉，但油浸式變壓器用硅油絕緣，其燃點為180℃，高燃點為360℃，發生匝間短路或過負荷可導致變壓器內產生瓦斯氣體，易發生火災和爆炸。所以，目前高層民用建筑中已不再采用油浸式變壓器。干式變壓器無可燃油，也不會產生瓦斯爆炸，在民用建筑中，人員密集，使用干式變壓器降低了火災危險，安全性更好。另外，使用干式變壓器的變電所占用面積小，防火要求也比油浸式變壓器低，整體造價有優勢。高層建筑的規模較于一般建筑更大，用電設備更多，如果選用大容量的變壓器容量，其供電范圍和供電半徑可能偏大，對配電系統的繼電保護和低壓斷路器等設備要求更高，當保護設備達不到要求或者故障時，更容易出現安全性風險，故結合實際需求，高層建筑中不建議選用大于1250kVA的單臺變壓器。

結語

電氣工程供配電系統要與高速發展時代下的高層建筑發展速度相符合、相一致，在進行設計的過程當中，需要專業的工作人員對于實際的情況進行仔細的分析之后再對供配電系統進行科學、合理的設計。同時還要嚴格按照供配電系統當中出現的某些問題給出科學、合理、與之相對應的解決方法，只有這樣，才能確保供配電系統運行的安全與穩定，讓生活與工作在高層建筑當中的人們多一份安心與放心。

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