浅谈现代化高层建筑供配电技术方案及其可靠性分析

姜莉?苏鹏

摘 要 随着现代社会的不断发展，我国国民的用电量持续走高，高层建筑的用电负荷也不断升高，然而，由于目前供电系统的不稳定，我国在高层建筑的供配电工作上出现了很多问题，给人们的生活带来了诸多不便，国民尤其是高层建筑居民迫切需要一套更可靠的供配电方案。基于此，本文在对我国高层建筑供配电特点进行深刻分析的基础上，提出了一套安全有效的高层建筑供配电技术方案，并对它的可靠性进行了合理分析。

关键词 高层建筑；供配电方案；可靠性分析

1 我国高层建筑供配电技术特点

高层建筑往往要求建筑高度不少于50米，例如一类高层建筑中的商住楼，其建筑高度应满足高于50米或者24米以上的任一楼层的建筑面积超过1500平方米。因此，高层建筑的建筑面积一般较大，对空间要求较高，导致整个高层建筑的用电负荷较高，通常来说，高层建筑对供配电系统的负荷要求为一级。另外，高层建筑的居民密度较大，建筑密度一般在30%以上，这就要求供配电方案必须要保证建筑消防，排烟，照明等设施的正常运作，以防在建筑遭遇火灾等事故时居民无法保障自身生命安全，因此，高层建筑内部供电系统必须能够实现连续供电。为了保证电源供电的稳定性，高层建筑的供配电往往会选择树干式与放射式的双电池供电模式[1]。

2 高层建筑供配电技术方案设计

2.1 电源电压的选择

对于高层建筑来说，其电源电压应不低于10KV，且为了保证电源供电的稳定性，高层建筑的供配电宜选择树干式与放射式的双电池配电模式。就照明系统来说，一般采用220V的额定电压，供电方式为380V的三相四线制。然而，由于高层建筑的照明系统中的传输导线一般较长，这使得电源电压往往会在导线上造成损失，为了保证高层建筑用户照明电压的稳定性，我国电力局对导线上的电压损耗进行了强制性规定：用户照明设备的实际电压不能低于额定电压的96%，屋外照明设施实际电压不能低于额定电压的94%。

2.2 高层建筑供电方式的选择

高层建筑应该统一设立变电所，通过变电所实现对整个高层建筑的供配电，变电所的设立位置往往也有着一定的要求，例如，变电所应尽量避免设立在地下室，如有特殊原因导致变电所必须设立在地下室时，其标高应高于地下室地面标高至少350mm，除此之外，变电所在防水防热方面也有着特殊要求，以防变电所产生电力事故。

2.3 高层建筑供配电技术的安全保障方案

高层建筑由于建筑密度较大，对供配电方案的安全要求更高，在对供配电系统可靠性要求较高的建筑密集区，应用N-1准则对供配电网络结构进行逐一检测；在有特殊防火要求的区域应采用特殊的变压器类型，例如干式变压器以及耐高温变压器；对于用电容量大于25MVA或者建筑高度超过250m的超高层建筑，其供配电系统的安装及接入应由有相应资质的设计单位负责[2]。

3 对供配电技术方案的可靠性分析

3.1 高层建筑供电电池的可靠性分析

采用一级负荷的高层建筑应采用至少2个电池进行供电，以免在一个电池出现故障时，另一个电池可以作为备用电池代替故障电池进行供电，对于一些有特殊供电要求的重要高层建筑，还要增设应急电源以及在遇突发事故时的应急措施。为了保证应急电源的正常运作，自备应急电源应满足以下要求：

对于一般的高层建筑，供配电系统的允许间断时间一般在15s以上，可采用简易的自动启动的电池组；对于要求供配电系统允许间断时间不超过15s，但应急电池组的启动动作时间少于其允许间断时间的，可采用有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路；对于对供电系统有严格要求的高层建筑，其允许中断供电时间往往只有数毫秒，此时可采用不间断供电的蓄电池装置[3]。

3.2 自动切换的安保电源的可靠性分析

在高层建筑遭遇重大事故时，原有的供配电系统往往会陷入瘫痪，这对高层建筑的自我救助造成了非常不利的影响，为了保证在事故发生后，供电系统的正常供电，自动切换的安保电源已成为目前供配电系统的可靠保障。这种自动切换的安保电源相比于传统意义上的安保电源主要表现出以下优势：

（1）这种自动切换的安保电源会在高层建筑发生故障之后自行启动，不需要人为操作，这极大程度上满足了安保电源的使用条件，因为安保电源往往是在高层建筑发生事故后才发挥作用，在这种情况下，建筑内部电力工作人员在操作电源的过程中会遇到大量的问题，甚至相当一部分工作人员会由于本能反应放弃对供电网络的应急管理，从而造成巨大的财产及人身伤亡。这种自动切换的安保电源从一定程度上来说提高了高层建筑应急条件下持续供电的可靠性。

（2）安保电源的供电一般由两个发电机提供，这使得对安保电源的供电有着双重保障，在主电源出现故障无法对安保电源进行供电后，这种安保电源一般会自动切换到备用电源对自身进行供电，这很大意义上保证安保电源的可靠性及稳定性，确保在高层建筑供电系统发生故障后，安保电源能够顺利启动从而维持建筑的正常供电。

（3）传统意义上的安保电源的启动由于是由人工控制，因此它的启动与否也是由人工预估，人工预估的偏差在一定程度上也增加了传统安保电源在使用上的不确定性，而自动切换的安保电源的切换和启动是以开关两侧的电压作为主要依据，通过对供配电系统的电压和电流进行量化来衡量启动的必要性，减少了人工的预估偏差，判断较传统安保电源更加合理可靠[4]。

4 結束语

随着高层建筑的不断发展，其内部供配电系统也逐渐趋向复杂化，在对高层建筑供配电系统的技术方案进行设计时，要尤其注意对电源电压以及供电方式的选择，且必要的安全保障措施在供配电技术方案的设计中必不可少。为了进一步提高高层建筑内部供电系统的可靠性，可采用树干式与放射式的双电池供电模式，为高层建筑的供电提供双重保障，自动切换的新型安保电源在一定程度上也加强了建筑供电的稳定性与可靠性。

参考文献

[1] 张东方，姚锋钢.高层建筑供配电系统的设计[J].科技致富向导，2012，（15）：248.

[2] 侯慧敏.高层住宅楼电气设计与研究[D].西安：长安大学，2013.

[3] 易明隆.高层建筑供配电技术可靠性研究[J].企业技术开发，2013，（1）：148-149.

[4] 闫振宏.事故保安电源传统切换方式与自动切换开关的优缺点比较[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2006，2（04）：339-340.