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高层建筑电气工程供配电系统设计的分析陈世海

发表时间：2020/8/7 来源：《基层建设》2020年第10期作者：陈世海

[导读] 摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，高层建筑越来越多。

        贵州省建筑设计有限责任公司贵州省贵阳市 550081
        摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，高层建筑越来越多。照明系统、暖通系统、供电系统、消防系统、给排水系统等都是智能建筑需要配备的基本设施，这些设备工程保障了建筑运行的其本要求，而且建筑的安全性能也因此得到了提高。建筑设备的能源供给系统是供配电系统，因此供配电系统的性能在极大程度上会影响这些设备的使用，进而影响到整幢建筑的运营。在此背景下，本文对高层建筑的供配电系统的设计做了简要的分析，希望可以为相关人员做出一些参考。
        关键词：高层建筑；电气工程；供配电系统
        引言
        对于高层建筑而言，供配电系统的完善性将会对建筑的实用性产生极大影响，也会对其运行经济性产生相应干扰。因此，提高高层建筑物电气工程质量，推进供配电系统优化是开发商和使用单位的共同要求。在实践工作中，相关作业人员需要从实际出发，根据高层建筑的供配电系统运行要求做好相应的设计工作。
        1高层建筑供配电系统设计简介
        供配电系统是电力系统的重要组成部分，主要由地区变电站承担供、配电功能。在电气系统中，通过使用配电和降压技术将电能从电源转移到电气设备，将电压转换到适用于用电设备的电压。高层建筑的供电电压一般在10kV以下，在设计供配电系统时，可以根据实际的电力负荷及其性质和周边地区的供电情况进行设计。同时，也要保证供配电系统的设计易于满足行业增加容量的要求。
        2高层建筑的供配电系统设计原则
        2.1安全性原则
        对于各类型工程而言，安全性原则都是不可缺的，在故障危险性极高的电气工程之中更是如此。设计人员需要从根本上保障供配电系统的安全运行和稳定，为提升高层建筑安全、可靠供电奠定良好基础。此时，应将供配电系统设置于高层建筑的负荷中心，从而实现对设备供电的有效控制，为科学提高系统整体规划提供辅助。
        2.2供配电系统的设计要合理
        供配电系统的合理设计不但可以节约电能，而且还可以合理预估用电量。对高层建筑来说，合理的供配电系统设计可以节约成本，提高经济效益。在满足用电设备使用的基础上将上下级之间的配电级数减少到最少，根据用电设备的用电负荷分配合理设计配电路径。如果配电系统之间的上下级配电级数过多的话不但会增加用电元件的数量还会增加电缆的用量，增加了供配电系统的风险。配电间设计不合理是导致配电路径不科学设计的最大原因，因此，高层建筑供配电系统设计人员在设计之初就要合理优化配电间的位置。变电所位置设置尽量靠近负荷中心，比如在靠近冷冻机房的位置设置为其供电的变配电房。
        2.3经济性原则
        在供配电系统设计环节，节能性原则的践行能有效提升系统运行效率并降低能源损耗，可以在一定程度上达到提高经济性的目的。但是，在实践中这还远远不够，只有建设单位彻底重视系统设计的经济性要求，才能最大限度地节约成本、提高收益。在这一环节，要求设计人员具备专业素质和丰富经验，能依照高层建筑的的实际供配电需要设计出完全契合的应用方案，并完成对设备、材料、人员、技术以及期限的有效筛选和把控，进而最大限度地提升方案的经济性。
        3高层建筑供配电系统设计
        3.1高压配电系统的设计
        目前，高层建筑有大量的用电设备，高层建筑对与电气工程的要求比较高，因此，在高层建筑中使用来自不同变电站的两个独立的10kV电源。

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两路电源同时供电时，又互为备用。在正常情况下，高压配电系统采用单母线分段运行。当出现一路电源故障时，可保证其中的负荷切换到另一路母线段上。对于比较重要的负荷或消防负荷，则采用末端双回路切换的方式。
        3.2低压断路器选用
        为了实现对高层建筑中主体电气的有效保护和控制，在供电系统和照明系统的应用环节合理配置低压断路器。只有应用可靠性高、安全性强的低压断路器才能为高层建筑的电器使用安全性提供根本保障。所以，在高层建筑供配电系统设计环节，低压断路器的选用也是极为重要的一项工作。低压断路器的保护功能更为全面，使用灵活性也更高，所以更适用于系统复杂性相对较高的高层建筑动力照明系统。从电路类型上来看，低压断路设备有直流电路和交流电路之分；而从结构类型上划分，则有封闭式设备和框架式设备之分。在该装置的应用环节，将依据电压变化及时切断电路。低压断路器的根本作用是保护电路，当保护对象存在差异时，可选用的保护措施也不相同。比如，在变电所之中，设计人员不仅可以为其匹配通用的保护装置，还能基于远程控制功能来安装低压断路器，为有效控制和保护供电线路安全奠定良好基础。
        3.3增强接地保护装置
        对高层建筑的接地保护系统进行优化设计，也是保障低压供配电系统稳定性的重要措施。如果建筑内部的电气系统出现故障，接地保护装置可以对出现故障的电源进行自动切断，从而防止使用者受到电击伤害。在进行接地保护装置设计时，相关设计人员要结合建筑工程的主体结构、电路保护设置、以及具体的电气设备等实际情况。在建筑工程低压配电系统的运行中，需要重点保护配电变压器，保护的内容主要包括：直接接地的部分、电气设备的裸露部分以及容易漏电导电的部分。在配电变压器系统的低压配电环节，主要需对线路中的中性线N与PE线是否存在交互情况进行检查。
        3.4减少线路损耗
        高层建筑电气工程设计复杂，电气线路的铺设也需要通过精心的设计，这样才能保证线路安装的科学合理性，不影响建筑物的美观，最重要的是如何优化线路的铺设节约线路，降低电力在线路输送过程中的损耗。即使电流在流动时不可能完全避免损耗发生，但科学合理的线路设计可以最大限度降低能耗。电流从线路流过，不同材质的线路对电流造成的损耗不同，所以电气线路的设计工作首要就是选择材质优良的线缆，可以弱化线路当中的电阻，减少线路损耗。
        4高层建筑电气工程在进行供配电系统的设计时需要注意的问题
        照明系统竖向供电可采用干线分配至每一楼层，不同种类负荷采用不同干线，照明干线利用预分支或母线槽将电源引入楼层照明配电箱，为终端用户提供一个完整的照明系统。高层建筑中的消防用电设备至关重要，因此对其供电的可靠性需重点要求。高层建筑电气工程设计时，应注意线路设计，电气设备必须采取防火措施。漏电事故是高层建筑中最容易发生的故障之一，一旦发生漏电事故会对住户的财产以及人身安全造成极大的威胁，所以在对高层建筑的供配电系统设计之初就应考虑到设备漏电的安全措施。
        结语
        总而言之，电气工程中的供配电系统要跟上我国高层建筑的发展速度。在设计的时候根据实际情况对供配电系统进行合理设计，对其中的负荷容量计算、供电电源选择等都要力求最佳，还要根据供配电系统中出现的一些问题做出合理的解决措施，不断革新，不断进步。这样才能保证供配电系统的安全运行。
        参考文献：
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        [3]贾浚辰.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].山东工业技术，2018（21）：104.