低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨

曾海涟何宗楚

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙　410000）

低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨

曾海涟何宗楚

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410000）

低压供配电系统在高层建筑电气设计中具有十分重要的作用，但高层建筑电气设备数量较多，且设备的类型也较为复杂，这不仅对低压供配电系统提出了更高的要求，还会导致许多安全问题的出现，因此，必须对低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性进行一定的掌控。基于此，本文首先论述了高层建筑以及供配电系统的特点，然后对高层建筑供配电系统设计要求进行了一定的阐述，最后对高层建筑低压电源配置以及高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析进行了详细的研究。

高层建筑；低压供配电；设计；可靠性

1　引言

高层建筑具有楼层较高、用电量较大的特征，相比于普通的建筑物，其相对电压的负荷也会有所增加。同时，高层建筑中各种类型的电器数量也较多，这大大增加了安全隐患的发生。在此情况下，可靠的供配电系统就显得尤为重要，进而确保高层建筑中电力系统的正常运行。基于此，必须对高层建筑电气设计中的低压供配电系统的可靠性进行深入的研究。

2　高层建筑以及供配电系统的特点

高层建筑的供配电问题非常重要，其对高层建筑建设质量以及安全存在直接的影响。近年来，随着我国建筑行业的快速发展，高层建筑的结构也越来越多样化，这大大增加了供配电系统设置难度。同时，高层建筑与传统建筑之间存在较大的差异，从空间来看，其跨度比较大，特别是在纵向上的跨度非常之大，且目前的高层建筑大多配备有电梯、空调等先进设备，这些都要依赖电力的支持，供配电系统的安全具有非常重要的作用。由此可见，电气化设备的可靠性是确保高层建筑用电安全的最主要的因素。

除此之外，高层建筑本身的结构也较为复杂，且其功能也是多样化的，根据不同的需求与功能而设计出不同的高层建筑，进一步加大了配电系统设置难度。现阶段，随着我国的经济发展，人们的生活水平不断提高，现在人们的家用电器或者是办公所需要的电器越来越多，所以，用电量也就越来越大，在此情况下，必须不断提高、改善、优化供配电系统的安全性和可靠性。

3　高层建筑供配电系统设计要求

3.1满足供电电源的可靠性

高层建筑供电电源的可靠性大大影响着建筑中人们的日常生活、生产的相关设备运行的安全。同时，针对目前高层建筑火灾救援形势的不断严峻，大多数高层建筑主要采取自身消防设施灭火和安全通道的方式来疏散人员。其中，高层建筑自身的消防灭火设施必须依靠供电电源。这就也意味着，一旦供电电源的可靠性不能实现，火灾发生之后所有与消防灭火相关的设备，例如淋水系统、消防电梯、消防照明、消防报警设备等，均无法发挥其自身实际作用。

此外，目前我国高层建筑物大部分都采用了电梯，一旦供电电源不可靠，电梯极易出现由于电源供给不充足的故障，给高层建筑物中的人员生活和其他活动展开带来阻碍。所以，满足供电电源的可靠性对于高层建筑灭火、高层建筑生活、高层建筑企业的正常运营都是相当重要的。

3.2保障供电的持续性和电源时间性

一般情况下，对于只要通过电网就可以提供两个独立电源的一些高层建筑来说，其基本上能够达到一级与二级负荷的要求。但因高层建筑不同于普通的建筑，其内部具有非常重要的负荷，所以，需要对以下情况进行充分的考虑：当高层建筑中的电源系统出现故障或者是需要进行检修保养时，且另外一个独立电源又无法正常供电时，就需要将柴油发电机组作为备用或者应急电源。

而针对只能提供一个独立电源的高层建筑来说，其必须将柴油发电机组作为备用供电电源。需要特别注意的是，柴油发电机组并不是应急电源，而是备用电源。因此，在进行高层建筑供配电系统设计时，必须要能够满足有两个或者两个以上的电源进行切换，而对于电源切换过程和时间，也需要满足相关电气设备的要求。

4　高层建筑低压电源配置

4.1配置要求

①非消防Ⅰ、Ⅱ级负荷供配电要求。为了保证建筑物供配电可靠性，对于具有十分重要作用的负荷，应当设置双重电源以及备用电源，进而确保一个电源出现故障时，整个电源依然可以正常供电，进而避免发生断电事故。对于非消防Ⅱ级负荷，则可以采取回路来同时供电，以此来确保电量的充足。②民用高层建筑供电要求。当消防用电负荷是Ⅰ级时，系统主电源和备用电源应独立于专用回路的双电源进行供电；当消防负荷在Ⅱ级时，系统主要电源和变电系统应该采用双回路电源来供电。

4.2干线配置

①通过采用一路电源与一台变压器来分段低压单母线。此时需设置应急备用电源，进而有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求。该种方案在一般性的高层建筑住宅较为适用，但不适用于超大负荷的高层建筑。该方案虽然满足了规范化设计的要求，但应急电源容量较大，投入相对较高。②独立两路电源和两台变压器，分列运行，将低压单母线进行分段，设置应急电源备用。该种方式可有效确保供配电的可靠性，适应高层建筑，尤其是负荷较大的高层建筑。③应用一路电源和一台变压器，采取低压母线分段，并通过电源线低压侧引出两个回路电源，分别应用到不同的低压分母线段之中。

5　高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析

5.1供配电系统主接线可靠性分析

在电力系统运行中，低压供配电系统的主线具有关键性作用，系统主线设备较多，且其在电力系统中的分分部也较为广泛，复杂的现场条件使系统本身与设备操作频繁，在运行中出现故障之后，往往会对整体系统带来影响。因此，在高层建筑低压供配电系统中，应当采取系统集成的方式，以此来尽量减少投资运行的总花费。

此外，为了确保系统主接线的安全可靠性，在进行低压供配电设计时，可以采取有效结合380/220V的交流放射式及树干式的形式进行。高层建筑树干式供配电形式如图1所示。并且还要具体到细部，对于普通照明与一般性负荷，应当尽可能采用放射式与树干式结合的供电方式，集中性的负荷供电则选用放射性供电单一模式。

5.2备用电源可靠性分析

在进行高层建筑备用供电系统设计时，通常采取采油发电机组，而为了提升供配电系统的可靠性，需要满足以下要求：①当采取单台机组时，额定容量不得超过1500kVA。②作为大型商业高层建筑的应急电源，当供电系统中断之后，应在0～10s内将备用电源投入正常运转，以此来减小经济损失。③当发电机组达到额定转速时，应分批投入负荷，并遵循先大容量后小容量的原则进行，同时还要错开投入时间，进而减小低压母线的起动压降。④当电网正常恢复供电时，要延时30～60s自动恢复供电，然后再延时几分钟停止运转采油发电机组。

图1　高层建筑树干式供配电形式

5.3供配电设备的可靠性分析

在选择供配电设备时，需要尽量选用具有先进性特征的设备，且设备自身的可靠性直接影响着低压供配电系统的可靠性。因此，选择性能较为良好的设备至关重要，例如变压器继电保护设备等，这些设备自动化程度高，具有一定的错相保护自动分合闸等功能，可最大限度的提高低压供配电的可靠性。

此外，在进行低压供配电设备中的变压器的选择时，可以选择防火性能良好的箱型干式变压器，这主要是因为干式变压器的绝缘材料均是难燃、阻燃性质材料，就算出现火灾、雷击等情形，也不会造成很大灾害。一般情况下，干式变压器具有很强的防潮和防污性可在恶劣环境中运行，所以能够有效预防灾害的发生，降低火灾的损失。

6　结语

总而言之，在进行高层建筑的电气设计时，必须对低压供配电系统的可靠性进行全面的考虑，这要求不仅要确保供配电系统的电气负荷和线路的可靠性，在设计过程中，还要重视安全措施的采用，不断改善供配电系统的防雷设施，尽量降低少高次谐波的分量。此外，在进行高层建筑电气设备的选用时，需要尽量选用可靠性较高的，且技术比较先进的产品，进而确保供电系统电力供应的安全系数，满足电力供应的品质要求。

[1]吴为权.高层建筑电气设计中低压供配电系统分析探讨[J].建筑知识：学术刊，2013（01）：5～6.

[2]张计明.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].文摘版：工程技术，2015（22）：60.

[3]易林.高层建筑电气中低压配电设计研究[J].科技传播，2014（04）：89～ 91.

TU976.1

A

1673-0038（2015）48-0228-02

2015-11-16

曾海涟（1978-），女，工程师，本科，从事电气设计方面的工作。

何宗楚（1980-），男，工程师，本科，从事电气设计方面的工作。