高层民用建筑供配电系统设计分析与探讨

刘金堂

(邯郸钢铁集团有限责任公司,河北邯郸 056000)

高层民用建筑供配电系统设计分析与探讨

刘金堂

(邯郸钢铁集团有限责任公司,河北邯郸 056000)

配电设计作为民用建筑电气设计的主要部分,设计的合理性直接影响到民用建筑电气设备的投资、运行及管理,因此供配电设计除了要保障人身安全、供电可靠、技术先进外,还要检验设计在实际运行中是否经济、合理。

高层民用建筑 供配电系统 负荷 配电室 防雷 接地

在我国按有关规定，建筑总高度超过24m的非单层民用建筑和10层及10层以上的住宅建筑称为高层建筑。一个好的高层建筑，必须有一个完善的、安全的、可靠的供电系统作保证。现对高层建筑供、配电系统的合理构架、设计方案、配变电所位置选择、负荷计算及配电布线系统做较深入的分析与探讨。

1 高层建筑的负分级

电力负荷根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。

一级负荷：消防用电设备，应急照明，消防电梯。

二级负荷：客用电梯，供水系统，公用照明。

三级负荷：居民用电等其它。

一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为了保证对一级负荷的供电可靠性，严禁将其他负荷接入应急供电系统。

二级负荷的供电系统应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电(或中断后能迅速恢复)。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上专用架空线供电。

三级负荷对供电无特殊要求。

2 高层民用建筑配电室的选择及变压器容量的选择

供电电源在满足电力负荷的要求下，变配电室的安全以及供配电系统可靠性至关重要。高层民用建筑存在大量的一级或二级负荷， 变压器台数往往为两台及以上， 同时还设有一台柴油发电机组。柴油发电机组的起动要求为： 一类高层建筑保护对象分级为一级建筑物的发电机组，应设有自动启动装置，当市电中断时，机组应立即启动，并应在30s内供电，。同时为了不降低消防用电的可靠性，一旦发生火灾，要求能自动切除非消防用电负荷。

(1)配电设备的布置应便于安装和维护。高层民用建筑的地下层通常有两层，宜将总配电室(变电所)设在地下一层。柴油发电机宜用风冷式机组，且机房最好设置在地下一层；一是便于通风冷却；二是可与变配电室中的设备共用运输通道。为防火的需要，应采用干式变压器与高压真空开关.各楼层配电室宜设在电气竖井内，一般情况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面。(2)负荷的计算、变压器容量和台数据的选配。目前我们通常根据负荷的不同分类，负荷计算一般采用需要系数法算出建筑物的计算负荷，据此选择变压器的容量及台数。

变压器的台数应尽可能选择双数，便于两两低压联络，并且相互联络的两台变压器容量也不宜相差太多。民用建筑中单台变压器容量最好在630KVA～1250KVA之间，不宜超过1250KVA，但当用电设备容量较大、经济技术合理、运行安全可靠时，可采用2000KVA～2500KVA的变压器。应该注意的是因照明设备允许压降为10%，故大容量用电设备应与照明设备分别选用不同的变压器。

配电装置的布置，要考虑设备的操作、搬运、检修和试验的方便。成排布置的配电屏，其长度超过6m时，屏后面的通道应有两个通向本室或其他房间的出口，并宜布置在通道的两端。当两出口之间的距离超过15m时，其间还应增加出口。

3 高层民用建筑配电系统设计

供配电系统的设计，是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。

(1)供配电系统力求简单可靠，操作安全，运行灵活，检修方便。正常工作电源与柴油发电机组的应急电源应自成系统、独立配电，事故时应能自动切换。消防用电等一类负荷在火灾情况下，由应急电源保证连续供电，二类负荷应保证两回路切换供电.低压配电级数不宜过多。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级，重要负荷不超过一级。总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。(2)电力负荷是供电设计的依据参数。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。(3)供配电系统的网络设计应合理。民用建筑中的低压配电网络多采用混合式配电系统。其中地下室与裙楼部分采用放射式配电，主体部分采用树干式配电。根据负荷大小和楼层层数的多少，决定选用分区树干式还是母线树干式配电系统。树干式的配电形式一般为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设。

4 高层建筑的保护接地系统、等电位联结、防雷接地

(1)高层建筑若是城市公用变压器供电，低压配电系统保护接地形式应采用TT接地系统，且设专用保护线。若是住宅小区或单位内变压器供电，低压配电系统保护接地形式应采用TN-S形式。(2)等电位联结是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。等电位联结的作用，在于降低接触电压，以保障人员安全。按GB50054-2011＜＜低压配电设计规范》规定，采用接地故障保护时，在建筑物内应作总等电位联结。而当电气装置或其某一部分的接地故障保护不能满足规定要求时，尚应在局部范围内做局部等电位联结。因此高层建筑住宅中的浴室、卫生间、厨房等应做局部等电位联结。(3)防雷与接地。高层建筑采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接，关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4欧以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网。这对均衡电位、提高安全都有好处。

5 结语

高层建筑供配电系统的安全性是电气设计的出发点和归宿，电气设备应尽量采用技术性先进， 可靠性高的产品，以确保供电品质和供电安全。作为一个建筑电气设计人员，必须认真理解规范，科学合理的进行设计，为高层建筑的建筑电气提供安全可靠的保障。

[1]雍静主编.《供配电系统》 机械工业出版社,2003.6.

[2]朱林根主编.《现代建筑电气设计与施工手册》中国建筑工业出版社.

[3]《低压配电设计规范》GB500524-2011.

[4]《供配电系统设计规范》GB50052-2009.