高层建筑电气工程供配电系统设计分析

王玉林

成都宏图基业工程建设有限公司

高层建筑电气工程供配电系统设计分析

王玉林

成都宏图基业工程建设有限公司

城市化和现代化进程在社会经济飞速发展的基础上进一步加快，人们的用电需求进一步增加，对供电系统提出来更大的考验与挑战。高层建筑中电气设备的增加对建筑供配电的需求也在持续增长，供配电系统作为保障建筑内部电力系统正常使用和运行的基础性条件，为了保障高层建筑功能的发挥，促进建筑行业的发展，其具体的设计需要引起人们的重视。本文重点分析高层建筑电气工程供配电系统设计的要求，在此基础上探析具体的设计要点。

高层建筑；电气工程；供配电；系统设计

1 、高层建筑电气工程供配电系统概述

1.1 高层建筑的概述

中国《民用建筑设计通则》(GB 50352—2005)将住宅建筑依层数划分为：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅。大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。

1.1.1 一类居住建筑包括高级住宅和十九层及十九层以上的普通住宅。

1.1.2 一类公共建筑包括医院；高级旅馆；建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼；建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1500m2的商住楼，建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等。

1.1.3 二类居住包括建筑十层至十八层的普通住宅。

1.1.4 二类公共建筑包括除一类建筑以外的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库；建筑高度不超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等。

1.2 高层建筑的重要性

在现代社会中，随着现代化和城市化进程的加快，城市人口密度不断增加，而城市的面积是有限的，这就导致了用地紧张现象的出现，加剧了土地的供需矛盾，而人们在社会经济高度发展的推动下，对生活质量和水平的要求越来越高，建筑的规模和数量都在不断增加，对着科技生产力的提升，高层建筑应运而生。在现代社会中，高层建筑可以有效保证人们的居住要求，作为人们生活生产的载体，对维护社会的稳定，促进社会的进一步发展有重要的意义.还能节省一定的土地资源。

2 、高层建筑相关供配电系统设计要求分析

2.1 安全性

首先，要确保其具有安全性，这是供配电系统最为首要的要求。在对供配电系统进行设计时，必须严格的按照相关的要求和规范，力争把设备以及人身发生的事故的几率限制在最小。

2.2 可靠性

电力能源在现代社会中占据重要地位，针对不同用途的高层建筑，如其供配电系统可靠性不足，在实际运营中出现系统停滞等问题，可能导致多种损失，因此设计人员应重点把握设计的可靠性指标。

2.3 灵活性

供配电系统的设计应该具有方便和灵活的特征。在对供配电系统进行接线时应该尽量的做到简单，同时还可以使其可以满足负荷的变化，可以迅速的从一种运行状态直接转换至另一种运行状态，并在转换的过程中不会轻易的出现错误的操作，可以确保能够正常、方便的进行检修与维护。

2.4 经济节能

高层建筑因为整体结构巨大，供配电线路长度很长，而长距离供电增加了产生线路损耗及电压损失的可能性，不利于电能的有效利用，出于节约能源考虑，需要优化设置配电压器，减少不必要的能源损耗。

3 、高层建筑供配电系统设计要点分析

3.1 变压器的选择与设计

大容量变压器在当今大部分高层建筑中的普及率较低。大容量变压器却有着高效率的特点，但是在实际投入过程中所涉及到的负荷面也宽。故而，这就需要高层建筑供配电的系统设计中要结合建筑实际和供电需求等相关因素和实际用电需求，选择和设计变压器的单机容量以及变压器的数量。

3.2 负荷等级的设计

首先，一级负荷要求供电主要应用在一类高层建筑物的消防用电中。其次，二类的高层建筑中消防设施和设备用电应当根据二级负荷要求进行。针对一些超高层建筑来说，应当在一级负荷要求之上进行供电负荷设计。超高层建筑中的消防用电设备如消防水泵、消防电梯、防排烟风机等用电均应按一级负荷中的特别重要负荷要求供电；客梯电力，排污水泵，电话机房和保安，航空障碍灯等用电设备均应按一级负荷的要求供电。其消防负荷等级为一级负荷，为满足规范中对应急照明切换时间的要求，因此应急照明电源除正常两路电源外，另在消防控制室设置集中EPS应急电源.超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或者备用电源，一般低于200米的超高层建筑宜采用低压柴油发电机。

3.2.1 做好高压配电系统的设计工作

高层建筑中使用的电源都是两路独立的10kV电源，通常情况下，高压配电系统采用的是单母线进行分段的方式，线路在正常使用中能够进行自动切换，相互之间还能够作为彼此的备用设备进行供电工作，超高层建筑也一样，进线柜及母联柜三个真空断路器采用电气加机械联锁，保证最多只能同时合两个，确保两路10kV不并列。

3.2.2 低压配电系统的设计

漏电断路器是高层建筑中配电系统用来防止漏电损害的重要措施。超高层建筑的低压配电系统采用三级配电方式，即总配电(变配电所)、区域配电(配电间)、终端配电。三级配电系统相互之间保护开关要求具有选择性。低压系统一般采用单母线分段+一段应急母线的形式，即二路市电为分段的母线供电，中间设联络开关，设置一段应急母线，为应急负荷及备用负荷供电。

3.3 变配电所的设计

超高层建筑物中居民人数较多，电器设备较多，空调机房、换热站、电梯井以及水泵房等的机电设备耗电量都相当大。通常情况下，一、二级负载电量的是较常见的。变配电所的设计需要满足进出线方便、与电源侧最为接近或者深入负荷中心。高、低压配电柜出线方式宜为上进上出，考虑变压器的垂直运输通道以及设备对楼板荷重的影响。变配电所附近设置柴油发电机组，分变配电所附近考虑EPS或者容量不超过200KW柴油发电机。同时，变配电所不能设计在易爆炸、易腐蚀、多水雾和多尘埃的环境下，尽量满足相关设备的运输和调运方便。

3.4 配电箱设计要点分析

一般来说，配电箱应满足测量仪表、开关、保护电器及其他辅助设备的组装需求，从而形成完整的低压配电装置。该装置需满足自动和手动控制要求，如系统发生故障，可通过该装置完成电路切断、故障报警等操作。

3.5 供配电系统照明负荷设计要点分析

供配电系统照明负荷主要由配电屏、馈电线、分配电箱等构件组成。照明供电电源通常由配电屏引出，经过馈电线干线进入照明负荷总配电箱，再由照明负荷总配电箱分配至个支路分配电箱，最终与用户端相连完成建筑整体照明负荷供电。

3.6 电源的设置

一类高层建筑中的走道照明、安防系统用电、客梯用电等电力负荷为一级负荷，二类高层建筑中的主要通道及楼梯间照明用电、客梯用电、排污泵、生活水泵用电等电力负荷为二级负荷。超高层建筑的正常电源数量不应少于二个，要求二个电源应为不同路由的电源线路。电源的电压等级一般为10KV，当然负荷容量大的可以为35KV。应设柴油发电机作为应急电源或者备用电源，一般低于200米的超高层建筑宜采用低压柴油发电机。

3.7 电线电缆选择

在超高层建筑中消防设备线路选用矿物绝缘的防火电缆，避免因供电线路的损坏而影响消防设备的正常功能。在超高层建筑中应选用阻燃型的电缆和电线。连接用矿物绝缘防火电缆的配电箱的防护等级不宜低于IP55。超高层建筑高压宜设置单独的竖井，如与低压电井共用，电井面积要加大。低压电井内由于电缆数量较多，可分设普通桥架和应急桥架。

3.8 防火系统的设计

超高层建筑应按特级保护对象设置火灾自动报警系统。火灾自动报警系统采用控制中心报警系统方式。除按国家规范的一类高层建筑标准设置消防广播、手动报警按钮、消防报警电话外，各避难层应设独立的消防广播，且能接收消防控制中心的有线和无线两种广播信号。建筑各层的消防疏散楼梯口部和消防电梯前室内宜设置带光闪烁的楼层火警指示灯。

总而言之，供配电系统作为建筑机电工程的基础，承担着建筑整体的供配电电功能。因此，设计人员在进行供配电系统设计时，需从系统的安全性、经济性等方面进行中分全面的考虑，以满足现代高层建筑的综合需求。

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