高层建筑电气设备的特点与低压配电

摘要：高层建筑的功能复杂，用电设备种类多，供电负荷既多又大，其电气系统较为复杂。本文首先介绍了高层建筑电气设备的特点，然后介绍了高层建筑内的低压配电的网络结构，最后介绍了低压配电支干线和支线的敷设方法。

关键词：高层建筑；电气设备；低压配电

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

高层建筑除较高外，还具有面积大、功能复杂、设备多、耗电量大的特点。与一般的单层与多层建筑相比，高层建筑用电设备种类多、用电量大、对供电可靠性要求高、电气系统多且复杂、电气设备有较高的防火要求、电气线路多、电气用房多、自动化程度高等。

一、高层建筑电气设备的特点

1、用电设备种类多

高层建筑必须具备比较完善的、具备各种功能要求的设施，如空调系统、给排水系统、通讯网络系统、消防系统、安防系统、设备自动化管理系统等，使其具有良好的硬件服务环境。所以，高层建筑中用电设备的种类多。

2、用电量大，负荷密度高

由于高层建筑的用电设备多，尤其是空调负荷大(占总用电负荷的40％～50％)，所以高层建筑的用电量大，并且负荷密度高。一般来说，高级宾馆和酒店、高层商住楼、高层办公楼、高层综合楼等高层建筑的负荷密度都在60W/m2以上，有的甚至高达150W/m2。即便是高层住宅或公寓，负荷密度也有25～60W/m2。

3、供电可靠性要求高

高层建筑中的较大部分电力负荷属二级负荷，还有相当数量的负荷属一级负荷。所以，高层建筑对供电可靠性的要求高。一般要求一级负荷必须有2个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏；对一级负荷别重要的负荷除上述2个电源外，还必须增设应急电源，以确保供电可靠性。

4、电气系统复杂

由于高层建筑对供电可靠性的要求高，这就使得高层建筑的电气系统较为复杂。不但电气子系统较多，而且各个电气子系统的复杂程度也高。例如，为保证一级负荷供电可靠性，除了在变电所的高、低压主接线上采取2路电源或2段母线的切换措施外，还要考虑应急电源的投入与切换。此外，高层建筑功能复杂，设备多，用电量大，为了降低能耗，减少设备的维修与更新费用，延长设备使用寿命，提高管理水平，一般要求对高层建筑中的设备进行自动化管理。

5、电气用房多

复杂的电气系统必然对电气用房提出更多要求。为了使供电深入负荷中心，除了将变电所设置在地下层、底层外，有时还要设置在大楼的顶层和中间层。而电话配线间、音控室、消防控制中心、安防监控中心等都要占用一定的房间。另外，为了解决种类繁多的电气线路在竖直攀方向与水平方向上的敷设及分配，必须设置电气竖井和各层的电气分配小间。对电气复杂系统，强电与弱电小间要分开设置。

6、设备与线路的防火要求

高层建筑发生火灾的因素多，灭火难度大。因此，用于高层建筑的电气设备要考虑防火要求。对明敷设的钢管、金属线槽，应涂防火涂料。

二、高层建筑内的低压配电的网络结构

高层建筑供配电的网络结构高层建筑通常从市电中获取工作电源，电压一般为10kV。当一级负荷容量较大或有高压设备时，多数采用2路10kV高压电源进线。一级负荷中含有特别重要负荷时，除了要采用2路10kV高压电源外，还应自备应急电源。应急电源与工作电源间，必须采取可靠措施防止并列运行。

高层建筑大部分设置10kV变电所，其主接线大多采用低压母线单母线分段供电的形式。可分段运行，互为备用，自动切换。变压器宜设置2台及其以上，这样有利于调节季节性负荷，实现节能目标。

一般性负荷多数采用分区树干式配电。每个回路干线对1个供电区域配电，供电的可靠性较高。每个回路干线配电一般为5～6层。对一般高层住宅，可适当增加分区层数，但最多不超过10层。备用回路也采用大树干的配电方式。对于楼层数量多、负荷大的高层建筑，采用大树干的配电方式，各层配电箱设于电气竖井内，通过专用插件与电气竖井内的接插式母线连接，可以大量减少低压配电屏的数量，安装维修方便，容易寻找故障。对重要负荷及容量较大的集中性负荷，如消防与其他防灾用电设备及重要用电负荷，宜从低压配电屏到配电箱之间采用放射式配电，即设置专用垂直干线回路，且正常回路与备用回路不共管、不共线，两回路在末端配电箱前设互投箱进行自动切换。配电干线大多采用2种形式：密集型接插式母线或预制分支电缆。另外，还有金属管、金属线槽等配电方式。接插式母线的特点是输送容量大、电压损失小，安全可靠，广泛应用于高层建筑中。预制分支电缆是把主电缆及到各层的分支电缆预先加工好。它的特点是可靠性高，施工方便。

对重要负荷及容量较大的集中性负荷，其正常回路与备用回路一般都采用电缆，用电缆桥架敷设。高层建筑中配电箱的设置及配电回路的划分，应根据负荷的性质、密度、防火分区，以及维护管理等条件综合确定。为了使配电干线能够方便地从变配电所通往各楼层，高层建筑中必须设置电气竖井，电气竖井的位置宜接近负荷中心，尽量避免与热力管道、通风空调管道及给排水管道相邻。干线敷设完毕后还应对楼层地面的孔洞作密封处理，防止发生火灾时形成烟道。考虑电气竖井向外引出线的方便，电气竖井还要避免与电梯井道或楼梯间相邻。为避免强电对弱电的电磁干扰，条件允许时，强电竖井与弱电竖井宜分开设置。如果不能分开，则管道宜分设于两边墙上。

三、低压配电支干线和支线的敷设方法

由低压干线引出的支干线或支线是用于对低压配电箱或对低压负荷直接供电的，它们仍可使用封闭式母线和电缆桥架在各层的中间走廊的吊顶内以树干式或放射式暗敷，也可用导线穿管暗敷。室内支线采用绝缘导线穿管，在吊顶、墙壁和地坪内暗敷。在负荷位置未定或负荷位置可能变动的房间，可采用金属板线槽沿墙角线或在地毯下敷设。

低压配电线路的敷设方式：（1）插接式绝缘母线槽的敷设方式：插接式母线槽为封闭式，由导电排、绝缘层及钢板外壳等组成。母线槽具有体积小、结构紧凑、载流量大、供电安全性高、通用性好、互换性强、敷设方便和分支线可以非常方便地从母线槽上“T”接等优点，因而在高层建筑中得到了广泛应用。（2）电缆敷设方式。低压电缆由低压配电室引出后，一般沿电缆隧道、电缆沟或电缆托架、托盘进入电缆竖井，然后沿支架垂直上升。为了T接支线方便，电缆干线应尽量采用单芯电缆。单芯电缆T接采用专门的T接接头。T接头由2个近似半圆的铸铜U形卡构成，2个U形卡卡住芯线，用螺钉夹固，其中一个U形卡带有固定接线端头的螺孔及螺钉。电缆在电缆竖井内的垂直敷设，一般采用U形卡子固定在井道内的角钢支架上。支架每隔1m左右设l根，角钢支架的长度应根据电缆的根数的多少而定。为了减少单芯电缆在角钢支架上的感应涡流，可在角钢支架上垫一块木块，以使芯线离开角钢支架。（3）穿管敷设和线槽敷设：导线穿管敷设主要用于大厦的水平线路。一般用于距离不远，管线截面较小的场合。对有防火要求的一级负荷线路也可穿管敷设。消防用电设备的配电线路应采取穿金属管保护方式，暗敷时应敷设在非燃烧体结构内，其保护厚度不小于3cm，明敷设时必须在金属管上采取保护措施。水平敷设的线路，如果距离较长、管线截面比较大时，均宜采用线槽在吊顶内敷设的方式。敷设于潮湿场所或者地下的金属管，应采用焊接钢管，敷设于干燥场所及大厦各层楼板内的金属管可采用电线管。

参考文献

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