试析高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性

黄稳正

广东紫光文祥智能化有限公司

试析高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性

黄稳正

广东紫光文祥智能化有限公司

低压供配电系统是高层建筑中的核心部分，对整个高层建筑电气运行体系而言至关重要，在目前高层建筑低压供配电系统设计中，受客观因素的影响，往往会出现安全性问题，因此相关人员需高度重视低压供配电系统的设计，保证其运行的可靠性。本文基于以上背景，对高层建筑低压供配电系统设计的原则进行了探究，并提出了增加可靠性的措施，希望能为电气设计工作人员提供借鉴。

高层建筑；电气设计；低压供配电系统；可靠性

1 前言

电气设计是高层建筑功能的重要部分，在设计过程中为了提高建筑电气系统运行的实用性和安全性，设计人员应充分重视低压供配电系统的可靠性需求，让电气系统更加贴合高层建筑的使用标准。在城市建筑住房需求日渐增高的背景下，高层建筑对低压供配电系统提出了更为严格的要求，这也为电气设计人员带来了一定的压力，以下将从低压供配电系统的设计原则出发，逐步提出增强系统可靠性的措施。

2 高层建筑低压供配电系统的设计原则

2.1 供电安全性

供电线路的布线控制以建筑物的性质、要求，用电设备的分布和环境因素为依据，在绿色、安全的设计原则下，高层建筑群落的低压供配电设计中的低压配电方式大部分为分区树干式配电。安装在干线首端的短路保护装置的分支线长度即为安全长度的确定值，这也是值得设计人员考虑的问题。

2.2 供配电系统的可靠性

一级负荷是电气负荷中的重要部分，高层建筑的消防系统、火灾自动报警系统、应急照明以及自动灭火系统等消防电路均为一级负荷，针对一级负荷的电器设备，除了要配备两个必要的电源外，还需另外设置应急电源，例如EPS和柴油发电机组是高层建筑电气体系中最常见的应急电源，可保证在特殊情况下维持一级负荷电器设备的正常供电。值得注意的是，在应急电源中禁止介入其他电器负荷。

2.3 优化原则

所谓优化原则是指高层建筑的供配电系统的布局需符合建筑的功能与结构，在设计过程中可考虑使用绿色材料替代传统高能耗材料，或充分利用地热、光伏等自然能源。在低压供配电系统的整体结构设计上应以稳定性与安全性为出发点，在满足建筑整体的用电需求上预留出备用电量，更好的应对电气系统意外情况。此外，为了保证高层建筑电气系统中各个用电设备的安全性，还应预留出一定的线路空间，保持设备之间的安全距离，提高线路的绝缘性，若有必要，可在线路中设置防雷和防静电器件。

3 高层建筑低压供配电干线的分支模式

(1)树干式分支，该方式是将各楼层配电箱设置在电气竖井中，接式封闭母线槽和电缆穿刺线夹，让分支更为有效，且便于安装维修，减少抵押配电屏量，在多楼层、大负荷的建筑中比较常见。

(2)分区树干式分支，该方式选择是以每个回路干线负责供配电区域，每个回路干线负责5～6个楼层，可靠性高。

(3)放射式分支，该方式的回路与备用回路间呈相互独立的关系，便于末端供配电箱中的自动转换，在重要用电负荷的建筑和消防设施中应用较多。

4 高层建筑低压供配电系统的可靠性分析与措施

4.1 备用电源可靠性

高层建筑中的备用电源大部分为柴油发电机组，为了提高供配电系统的可靠性，备用电源通常需满足以下要求：①电源为单台机组时，额定容量需控制在1500kVA以内；②若发电机组在大型商业高层建筑中作为应急电源时，若供电系统终端，应在10s内正常运作并投入使用，从而减少经济损失；③发电机组达到额定转速后应分批投入负荷，根据由大到小的顺序错开容量的投入时间，尽量减小低压母线的起动压降；④若电网恢复供电，则应将备用电源延迟30～60s，让市电自动恢复，然后延迟3min让发电机组停止工作。

4.2 系统主接线可靠性

①高层建筑低压供配电系统直接面向控制终端，设备多，分布面积广，且现场运行条件复杂，电器设备和供配电系统本身的复杂操作和故障问题均会导致谐波干扰。因此高层建筑低压供配电系统运行方式应选择为集成运行，降低投资和运行费用，以交流380/220V放射式与树干式结合的方式进行供电，从而满足供电要求，提高供电的可靠性。②在设计供电线路时，应考虑到建筑物的特征和个性要求，根据线路分布、环境特征、用电设备来确定线路敷设方式，外部走线应避免运行环境所产生的热源、灰尘、污染物、腐蚀物对线路的负面影响，同时还需做好防冲撞、振动、伸缩、沉降的措施，减少外界应力损害。③消防用电应单独设置专用的供电回路，在保证配电线路敷设符合相关标准的前提下，水泵、消防电梯、消防控制室和排风机等设备的供电应在最末一级的配电箱设置自动切换器件。

4.3 供配电设备可靠性

先进的供配电设备直接影响到低压供配电系统的可靠性，因此在高层建筑电气设计时需选择性能良好的供配电设备，例如继电保护设备和变压器等设备，其自动化程度较高，具备自动分合闸、错相保护等功能，能有效提升电气系统运行的可靠性。以箱型干式变压器为例，其绝缘材料均为难燃或具备阻燃性的材料，即使是出现雷害或火灾也能保证变压器的稳定，减少灾害损失，且干式变压器防污、防潮性能良好，在恶劣环境下仍可运行，可保证电气系统的安全。

5 结束语

在高层建筑电气设计中，低压供配电系统是一项重要环节，因此不仅要保证供配电系统的可靠与稳定，而且要保证电气线路的安全，这就需要电气设计人员借鉴先进的设计经验，不断提高建筑供配电系统设计的可靠性，优化系统运行。在设计过程中具体需从备用电源、系统主接线以及供配电设备这三个方面提升可靠性，并关注系统安全问题，做好防火、防雷措施，减少谐波影响，从而满足高层建筑的用电可靠性需求。

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