谈高层建筑供配电系统的设计

摘要：高层建筑供配电系统的设计, 是高层建筑电气设计的重要组成部分, 合理与否会影响整个建筑使用功能及安全。文中提出了供配电系统设计应注意的相关问题。并对配电设计提出一些看法。

关键词：高层建筑 供配电 设计

中图分类号：TS958文献标识码： A

前言

高层建筑中的电气自动化水平都是比较高的。有的高层建筑几乎集中了各种现代化的电气技术, 形成诸多安全和服务系统。例如: 空调, 电梯, 给排水, 消防, 闭路电视, 工作和事故照明,音响, 广播, 电话, 制冷, 炊事, 防雷接地, 电脑管理等等, 而支持和保证它们正常工作的, 都离不开供配电系统, 所以高层建筑中的供配电系统是其重要的组成部分。

一、高层建筑物中常用的配电系统

1、各自独立地双电源系统

通常在一类高层建筑物上适合于此类系统。在高层建筑物的外部要具备两个独立的电源，这样才能较好地满足高层建筑在消防方面的负荷要求。这种系统要配有自动投入装置，电源要采用专用馈电线路。这种系统从变压器低压端出线之后，直接通过自动开关将消防与非消防负荷自动分开。如遇到火灾，会自行将非消防电源切断，可以有效地保证消防负荷供电的持续性和稳定性。

2、应急发电机组系统的设计

一般情况下，应急发电机组要满足中断供电时长在15～30s 之间的正常供电。但要保证由电网供电至切换箱的两路配电线路当中，任一回路发生故障时，要做到备用应急发电机不能自动启动，消防负荷仍将断电。如果发电机出线回路出现故障，即使发电机启动送电，却无法保证正常用电，此时消防负荷会断电。配有不问断电源的装置是消防室建筑物安全运行的重要保证，为了有效保证消防用电的可靠性，高层建筑会在配有发电系统的前提下，配有不问断电源装置对于特别重要的消防负荷加以保证。这种装置适用于必须保证连续供电或者中断供电时间仅为毫秒的相关设备。而应急电源装置比较适合于中断供电仅为毫秒级的应急照明供电系统。

二、高层建筑物供配电系统设计的基本要求

1、高层建筑负荷等级的划分

由于高层建筑具有供电负荷大的特点，这就需要对各种电负荷进行级别划分，有区别的进行限制。等级划分有利于供电上更加合理，大大降低了电能的浪费，有效地降低了高层建筑运行的成本。高层建筑物负荷划分的主要依据：首先是建筑物类别，其次是用电负荷性质。高层建筑的主要系统负荷分级：第一，在一类高层建筑中，消防用电需要按照一级负荷进行供电。第二，在二类高层建筑中，消防用电需要按照二级负荷进行供电。第三，在超高层建筑中，消防用电需按一级负荷中的特别重要负荷进行供电。如果在主体建筑中存在一级负荷的特别重要负荷时，与之配套的空调用电负荷需划分为一级负荷。如高层建筑中存在大量一级负荷时，对应运行的空调用电负荷需划分为二级负荷。

2、高层建筑供电电源、电压和主结线

由于高层建筑用电负荷较大的特点，所以供电通常采用高压形式实现供电。当前，我国通常采用10kV 高压供电方式。在这种供电系统中，主结线通常采用单母线制，该方法具有投资小、经济性能佳等优势，使用上有结构简单、涉及的设备较少等诸多优点。该方法在工矿企业与高层建筑中较为常见。

3、高层建筑用电负荷的计算

当前，高层的电负荷计算没有具体而权威的方法。需要系数法和单位容量法是目前我国较为通用的负荷计算方法。

4、高层建筑供配电系统

对于变压器的选择现在高层建筑中较少使用大容量的变压器，虽然大容量变压器有较高的使用效率，但是在使用过程中其所涉及的负荷面较大。这就需要我们根据实际情况科学选用变压器的单机容量与使用台数。通常会根据实际使用空调设备情况，来选择适合的专用的变压器及对应台数。还可根据使用情况来确定具体变压器的使用状况，最终很好地实现经济上的收益。

5、高层建筑设置变配电所位置的方法

随着城市规模的快速扩张，城市用地愈发趋于紧张。对于高层建筑需要诸如：空调机房、换热站以及水泵房等相应的辅助设施，而这些设施所配备的机电设备用电量相对都很大。这就要求变电所进入高层建筑后要尽可能接近上述机电设备。要有效的缩短供电线路的距离，尽可能的减少电能在输送过程中的损耗。此外，还要保证高层部分供电干线的最大压降不得超过规定允许值，这就要求变电所选址需要遵循如下原则：第一，保证变电所尽可能的深入或者接近负荷中心。第二，要保证变电所进出线上的便捷。第三，变电所要尽可能的接近电源侧。第四，保证相关设备在吊装或者运输上的便捷。第五，变电所要尽可能远离存在剧烈震动或者有爆炸危险的环境范围。第六，变电所不宜设在多尘，有水雾或者有腐蚀性气体的场所。如果无法避开，需设置于污染源下风向一侧。第七，变电所不适宜设于有厕所、浴室及厨房等经常存在积水范围的正下方，同时也不宜与上述场所贴近。如无法避免，需要做好防渗处理，做好防水处理，不能出现渗漏与结露现象。

三、高层建筑供配电系统节能设计要点

1、高层建筑的配电变压器的节能选型设计

在实际工作中，为了实现变压器的节能目的，需要对投资与年耗电量等诸多因素进行综合性考虑。经济合理的配电变压器，在选型和设计时要根据配电变压器的投资回收年限来最终确定具体型号。一般采用变压器投资费用价差和年耗电的电费价差来获取。对于配电变压器节能优化选型，需要依据高层建筑所需的实际电负荷要求，通常要稍高于变压器最佳负荷来选择型号。达到变压器负荷率保持在70%左右具有最高的经济性。选择相应型号时，需要首选空载损耗与负载损耗等方面较小的节能型变压器。例如：在选择315kVA 的10kV配电变压器时，一般选择S13 节能型配电变压器，这种变压器与传统变压器对比可以大大降低负责损耗与空载损耗。对于配电变压器的优化选型设计，通常首选三角形的立体卷铁芯高效节能经济型配电变压器，这种变压器已开始逐步取代常规插片式高能耗的配电变压器。该变压器可以很好地提高建筑供配电系统的电能转换效率，还可以有效降低配电变压器运行能耗。此外，还能够延长配电变压器的使用寿命。

2、高层建筑照明系统的优化节能设计

在荧光灯与高强度气体放电灯进行优化与选型设计中需严格控制照明系统的相关节能指标。通常在高层建筑照明系统中采用智能化自动控制系统。一旦将智能化控制系统和高层建筑照明性能有效结合，就可大幅提高系统的照明质量，有效的提高照明的人性化服务水平。同时，智能照明系统能有效根据具体环境中的温湿度与自然光照情况，通过科学分析后制定出节能效果明显的控制方案。从而使照明系统的控制更为准确、更加精细。并且能够很好地提高建筑照明系统电能转换效率最终实现节能设计目标。

3、高层建筑中电机拖动系统的节能设计

通常，电机拖动系统产生的能耗占所有电器能耗90%以上。并且多数拖动系统电能转换利用效率很低。实现节能降耗可以在电机拖动系统中多做文章。一般对于200kW 以下选择低压电机可以大大降低投资。而355kW 或者以上功率的电机必须选择高压电。而在200~355kW 范围之间的，需要综合考虑技术、投资与运行节能的经济性等诸多因素。最终确定更为节能的电机实际功率。这就需要结合建筑电机拖动系统具体情况，选用适用的变频调速与软启动等先进控制方案。做到对电机拖动系统控制模式的科学优化设计，最终实现该系统运行的高效与节能。

结束语

总之, 高层建筑供配电系统是有许多特点的,我们只能就一些主要方面加以阐述, 在设计, 安装工作中注意这些特点并采取有效的对策, 对于高层建筑的质量起着有益的作用。

参考文献

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