薛涛 闵云龙 崔国庆
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摘要：我国建筑行业自改革开放发展至今取得的成就和成果远超其它发展中国家，为我国经济建设的不断进步贡献力量。随着我国社会经济的发展和城镇化的推进，为满足城市居民的需求，涌现出大量高层和超高层建筑。同时，科技社会的发展，让人们对高建筑有了新的需求。除了良好的建筑质量以外，还要求具有较高的舒适度、良好的智能性等。因此，要求我们在对高层建筑电气工程的建设中把握消费者的使用需求，在满足人们舒服、智能化住宅需求的基础上，发挥好电气工程功能的优势。
关键词：高层建筑电气工程；供配电系统设计
引言
电力行业发展至今已经成为我国人们生产生活必不可少的最重要基础能源，其发展关系到我国整体经济建设的发展走向。近年来，高层建筑项目越来越多，为了完善建筑的内部功能，满足人们的需求，在建筑设计和装修时，都会设置大量的电气设备，在高层建筑的设计和施工过程中，要提高高层建筑供配电系统的设计施工水平，加强对电气设备的控制和科学管理，降低火灾发生的概率。
1高层建筑电气工程供配电系统设计主要原则
供配电系统是高层建筑机电工程良好开展的基础，其承载了建筑电系系统的电能配用，且其可分为区域变电站、用户变电站这两部分。这其中，高层建筑的供配电系统主要服务于建筑使用者和内部电气设备，故要求保障供电系统的良好稳定性，促进电力系统的整体安全。通常而言，和高层建筑相关的供电系统多是采取单方向流动的模式，即由电源端至用户端，以保障电源良好分配和迅速地降压处理。以便用户端可以直接使用。由于当前的高层建筑电压在110kV以内，因此，在设计过程中，结合建筑需求进行设计即可。基于对用电量、系统负荷等基数的合理判断，综合各方需求及可能出现的问题，才将有效地满足建筑的使用功能，促进高层建筑供认电系统达到良好的可扩展性。在针对高层建筑电气工程供电系统进行设计时，要求遵循于安全、节能的设计要求。在设计过程中，将节能需求放在首位，以科学合理的方式进行设备判断，规避能源浪费，增强系统成本控制。同时，还应尽可能采用节能性材料，降低对环境带来的污染。
2高层建筑电气工程供配电系统的具体设计
2.1高层建筑供配电设计特点
高层建筑相较于其他建筑，最显著的特点是楼层数多，建筑高度达100m以上，相应的供电距离较远。近年来，很多高层建筑的高度往往都超过250m，其供配电系统特点更为典型。高层建筑体量规模往往很大，单位面积用电负荷多在80-138VA，通常需要采用多个10-110kV电源供电。同时高层建筑多为商业、酒店、公寓、办公等多种功能的综合体，各业态常规根据机电设备层按区段分开，故供配电系统一般按业态划分。此外，高层建筑对供配电可靠性要求较高，故除市电外还应设置柴油发电机作为应急或备用电源。柴油发电机的电压等级取决于其供电距离。
2.2配电干线的选取
母线配电的优势在于：线路紧凑、整齐美观、使用寿命长；载流量的上限值高；受电端的可扩展性好；线路电压损失较小。劣势在于：价格较高；母线直身段之间以及与连接头的连接安装难度较大，易造成连接隐患；竖向长距离布置时，井道的荷载能力和建筑的摆动效应等须校验并做适当处理，插接口须精确定位。对于商业裙楼，由于其建筑高度较低，且用电负荷经常调整，故为商铺户内用电的配电干线采用母线。
对于办公塔楼，建筑高度较高，用电负荷很少调整，故很多工程办公户内用电的配电干线采用电缆。
2.3电力供应系统的设计
在高层建筑消防安全的设计活动过程中，对于消防电梯，消防泵、消防火灾自动报警器、灭火设备、防火卷帘门、火灾事故疏散照明指示灯和排烟装置等的负荷电源与配电，必须要确保电源供应的稳定和在火灾中的安全性。在设计供电方案时，要多方考虑，确保以上装置有两种独立的电源供电方式，可以利用两路不同降压变电所提供的电能作为独立电源点，然后通过两个独立电源点实现稳定供电。在高层建筑的电力供应系统的设计中，应该在有事故照明或者是疏散指示灯等地方增加逆变器，把蓄电池的直流电转换成交流电。在高层建筑中的高压配电系统中应该采取单母线分段、自行切换、互相备用的方式配电，最好用电缆作为电源的连线部分，动力和照明线最好是分开。对于照明部分应该要采用母线槽配电，对于动力负荷部分进行反射式的供电方式。对于高层建筑中的应该采用柴油发电机作为应急备用电源，在一个消防对象出现设置了两个以上的消防设备时，要确保柴油发电机能够启动所有消防设备，在消防设备的启动过程中采用分时启动，可以避免因为用电负荷的骤增而对设备造成电流冲击，和出现设备全负荷的情况。对于发电机的选择，燃气涡轮发电机体积小、重量轻，而且还不容易出现故障，是应急备用电源的最佳选择。
2.4电气设备低压断路器的选择
在现代高层建筑中，由于照明系统、供电系统必须要以低压断路器对主体电器进行控制和保护，所以低压断路器的安全性和可靠性就尤为重要。与传统的保险丝和闸刀相比较来看，低压断路器具有更全面的保功能，能够对当前变电所以及动力照明系统提供最广泛的保护功能根据电源的种类。电气设备低压断路器可以分为直流和交流等两种电路，根据结构类型又可以分为封闭式和框架式两种低压电路。当空气开关中安有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的50-60%，就必须对不重要的用户予以切除，否则就有可能导致电动机烧坏或者是电网电压无法恢复，而这种失压保护会马上启动，造成欠压脱扣线圈在线电压上并联。等到电压恢复正常供电时会吸住衔铁，当电压降至额定电压的50-60%时，吸力没有弹簧的拉力大十衔铁就会撞击锁扣，断开触头，所以低压断路器最主要的目的就是对线路的保护，根据保护对象的不同还可以采取具有针对性的保护措施。例如在变电所所采用的低压断路器中，不仅可以具有低压断路器通用的保护装置，而且还能够具有远程控制的功能，实插座线路上低压断路器的有效安装。
2.5低压配电设备的设计
为了确保能够稳定供电，对于低压配电的部分，可以将照明和动力的配电系统分开安置，消防和防灾的配电系统又单独设置。TN系统有大量接地故障电流流通时，很容易出现线路产生高温而导致起火，所以应该要对在TN系统中PEN和PE线因为故障导致的热稳定性的问题多加注意。解决的办法有以下几种：1.可以采用剩余电流保护器来避免火灾的发生；2.压迫确保短路保护设备和过负荷保护设备出现短路和过负荷是可以进行动作，此外还要确保控制电源的稳定；3.电气设备的绝缘水平必须要符合规范，检查有没有选用无油化设备或者是飞弧距离小、飞弧不致外出的设备；4.敷设方式和导线的选择要科学合理，在线路保护的基础上，保证线的截面要符合在出现故障时的动稳定和热稳定的要求。
结语
高层建筑电气设备繁多，施工环境十分复杂。若不能科学地设置供配电系统，将导致加大电能负荷，引发高层建筑工程供配电系统运转受限，带来经济损失，严重时甚至会发生安全事故。因此，高层建筑电气工程的配电系统设计，要求有效保障电气的安全性，加强建筑用电安全设计，探索低压供配电系统可靠性并给出有效的解决方案，促进电气设备的良好运行。
参考文献
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[2]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.
[3]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018，4（16）：154~155.