基于高层建筑高压供配电系统的电气设计分析

摘要:随着我国城市化建设步伐的加快，高层建筑建设规模越来越大。人们集中居住的同时，对各类配套设施要求越来越高。高层建筑供配电系统是建筑重要组成部分。为确保建筑业主用电需求，必须重视高压供配电系统的电气设计。本文对高层建筑高压供配电系统的电气设计进行简单分析。

关键词：高层建筑；高压供配电；供配电系统；电气设计；建筑电气

中图分类号：TU208文献标识码： A

供配电系统的设计不仅需要考虑其电网本身的负荷性质、 用电容量、 工程特点，而且还应考虑到地区的电力需求分配状况，这样才能保证供电方案的合理性。除此之外，在设计时还要详细的了解当地公用电网的相关资料，以及当地供电部门的地方性规定和供电准则，以得到更加满足实际需求的供配电系统的设计。

一．高层建筑高压供配电系统设计基本要求

在高层建筑中，想要保证供电电源的可靠性，较为困难。因为高层建筑的用电符合较大，其中一、二类负荷较多，对于用电设备的电能质量有更高的要求，由于高层建筑的高度较高，因此就需要较长的供配电线路。此外，高层建筑的供配电系统的设计应当做好简单可靠，具有一定的安全性，便于操作与检修，且低压配电级数不应过高，在变配电设备的布置中，应当尽量做到安装于维护的操作。通常情况下，高层建筑的地下层有两层，再设计时应当将总配电室设置在地下一层，对于高层建筑来说，供配电系统的设计非常重要，设计的合理性会直接影响整个建筑的使用性能，因此需要谨慎对待。

二.高层建筑高压供配电系统的电气设计策略

1.优化供配电的网络系统

供配电系统可靠性的优化方式，体现在三个方面，第一，构建可靠的输电网和变电网，为供配电提供基础支持，明确区分电压等级后，实行供电模式的选择，尽量避免电网系统内出现短路、断路，降低电网的工作效率，还要避免临近线路之间的电磁感应，通过解析法，针对电网系统的基本特点，解析主要的逻辑关系，确保电网分布与安排的精确性，得出电网可靠性的分配结果；第二，优化中压供配电，其以双环网为电网构建方式，达到安全标准，保持各个中压配电系统的独立性，严格禁止两项模块出现相互交叉，还需合理规划中压电网的设备装接，避免容量矛盾，例如：中压架空的供配电线路，需要采用三联方式，线路分为3或4段最为合适；第三，高压电网属于供配电的核心部分，具备较高的优化要求，保障电网简化，稳定各项电气设备的运行方式，由于高压用户比较多，安全成为优化供配电系统的第一标准，确保变电站的稳定供应，创造可靠的供配电环境。

供电电源在满足电力负荷的条件下，对于变电所的安全以及公配系统的可靠性会产生一定的影响。高层建筑大多采用一级或者二级负荷，变压器通常由两台以上，同时还有一台柴油发电机组。启动柴油发电机组的条件为，当进线回路均停电的情况下，作为经济电源使用的柴油发电机竟会在10s内自行启动，担负起重要负荷的供电。此外，为了不降低消防用电的可靠性，一旦出现火灾，就能够自动切除非消防用电负荷。为了有效的保证供电的稳定性，非消防一级负荷应当由双电源进行供电，假如一个电源出现了故障，也不会产生断电事故。对于一些重要的负荷来说，使用双重电源仍然无法满足需求，还应当配置备用电源。对于非消防二级负荷来说，应当由两个回路进行同时供电，以此保证电量充足。 。在供配电设计中，低压配电级数应当尽量减少，最好不要超过三级，需注意的是，将配电箱的总开关由断路器换为隔离开关并不能减少配电级数。此外，为了有效的保证在发生火灾时能够迅速的切断消防负荷电源，应当在建筑的进线处设立单独的配电装置。

2.变压器容量选择

高层建筑高压供配电的相关设计中，选择变压器容量的方法，通常是把高层建筑变电所中计算负荷的总值平均分成两部分，使用相同容量的两台变压器各自承担一部分负荷。当出现一架变压器发生故障或者外电失电情况发生时，另一架将承担全部电力负荷。这种通常的选择方式存在两点缺陷：

第一，建筑用电设备重要集中在空气调节和照明设备、生活电器等方面。设备方面，其设计一般都是依照一次设计分阶段施行的方式进行。在用电设备使用较少时，设备需要的电力负荷也相对较低，但是随着设备用电量的积累增加，各类电气设备所用的电力负荷也相对增长。设备使用功率及数量所需要的电力可能造成数千瓦的差值。因此，在用电设备使用较少时应避免选择适用于高负荷阶段的变压器，避免形成资源浪费。

第二，每台变压器都需要具有应对紧急情况，在必要条件下具有承担全部电力的能力，这就要求变压器选取中，需要根据总计算电力负荷进行选取。正常状态下的变压器的承载概率是50%甚至更少，因此在紧急状况的运行中易导致低运行效率和高损耗的出现。针对上述缺陷，可以选择使用用电设备少的阶段的电力负荷作为参考首先使用低负荷的变压器，并采取逐步添置变压器的方法或者在一定阶段后调换大容量变压器，来适应用电设备增加带来的高负荷供电需求。变压器选择需满足容量可承载全部一级电力负荷和一部分二级电力负荷，以及变压器额负载率保证在0.6到0.8之间这两个条件。这样的选择方式，可以保证正常状态下，每架变压器的效率均达90%以上，并且在紧急状态中，可以运用干式变压器具有的短时过载功能，切实保证供电，达到经济、安全的目的。

3.提高用户供电信息管理能力，控制好用户密度

对用户供电信息进行管理，要针对用户接入电网设备、运行环境等通过管理程序进行认证，并且在用户设备接入电网后，要对其质量、运行环境进行控制并加强管理。在日常生活中，要对用户进行用电宣传，号召节约用电，并全面整改不符合标准的用户设备，避免设备运行状态不良而引发大规模停电。对用户、相关技术检修人员进行培训，提高用户自修能力和技术人员检修水平，防患于未然。从技术层面控制供电安全可靠性，就要不断完善并更新配网GIS系统、负控系统和可靠性管理系统，尽可能全面掌握区域电网范围内的设备数据和线路信息。

4.加强技术配置，提倡智能化自控配电系统

智能化自控用电系统主要通过信息管理和计算机监控系统来实现，通过强化配电管理系统的智能化和自动化，能够大幅度提高供电的安全可靠性，并且为电力部门提供了方便，减少了其工作量的同时，也能够带来更多的经济效益。今后，配电系统的智能化和自动化是供电发展的总趋势，“将一个电力系统作为中心的配电系统，具备数据监视和采集、自动绘图与设备管理、网络分析以及负荷管理控制等功能的综合计算机控制体系”对于优化配电网，提高供电安全可靠性大有裨益。

三．结束语

高层建筑高压供配电系统的电气设计是高层建筑设计的重要内容，在设计过程中，要优化供配电系统网络，合理选择变压器，提高用电管理能力，加强技术配置，提出进行智能化自控，从而提高高压供配电系统的科学性及合理性，更好为高层建筑提供电力服务。

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