高层建筑电气工程供配电系统设计分析

孙登峰

宁波骏晟工程管理咨询有限公司

1 引言

随着人们对建筑行业的使用要求不断提高，而高层建筑的不断兴起也给建筑的电气化设备提出了更高的要求。为了满足使用者的需求，电气工程的设计人员要首先从基础开始，优化供配电系统，适应越来越复杂的电气化工程，提高用户对建筑使用的满意度。

2 概述高层建筑供配电系统的相关设计内容

在现在的高层建筑中的电气工程中最基础的组成部分就是供配电系统，以使用效果为分类标准分类的话，它可以分为区域变电站、用户变电站两部分，主要是控制建筑中电能的分配与使用环节，供配电系统的使用与设计要符合它的使用对象的要求，供配电系统的使用对象主要是用户以及以它为基础的电气工程，因此供配电系统的整体设计要符合用户以及电气工程的要求。这样既可以提高用户的满意度又可以在很大程度上保障电气工程的安全性。电流由电源端逐级流向用户端是高层建筑配电系统主要的应用模式，这种模式成为功率单方向流动。采用这种模式的主要目的是有利于做降压处理、利于电能的分配。10/0.4kV 是现在高层建筑普遍设计的供配电电压等级，设计人员在设计供配电系统的时候不能只借助理论进行设计，要根据建筑的具体使用情况，特殊需求科学地确定相关参数范围，综合考虑设计方案，最大限度地优化设计方案。

3 在设计高层建筑供配电系统时所需要遵守的原则

不同的建筑物的性质、环境以及使用需求对供配电系统的要求是不一样的。因此设计人员要根据建筑物的具体情况对线路进行设计。低压电力系统接线方式一般采用放射式、树干式等，放射式的特点，配电线路故障互不影响，供电可靠性较高，配电设备集中，检修比较方便，但系统灵活性较差，有色金属消耗较多，一般在下列情况下采用：（1）容量大、负荷集中或重要的用电设备；（2）需要集中连锁起动、停车的设备；（3）有腐蚀性介质或爆炸危险等环境，不宜将用电及保护起动设备放在现场者。树干式的特点，配电设备及有色金属消耗较少，系统灵活性好，但干线故障时影响范围大。一般用于用电设备的布置比较均匀、容量不大，又无特殊要求的场合。

3.1 保证供配电系统的可靠性

安全可靠是高层建筑供配电系统的整个设计过程中需要遵循的原则。在所有的电气负荷中，一级负荷才是最重要的。平时最常见的一级负荷主要是与消防有关的消防系统，另外还有电梯、生活水泵、弱电机房等，这些都是与建筑用户生活方面密切相关的。所以为了保证它们的正常使用，一般高层建筑采用两路电源供电，当建筑物一路电源出现故障停电时，另一路电源能保障这些一级负荷正常使用。

3.2 供配电系统的设计要合理

供配电系统的合理设计不但可以节约电能，而且还可以帮助企业合理预估用电量。对企业建筑来说，合理的供配电系统设计可以为企业节约成本，提高经济效益。在满足住户使用的基础上将上下级之间的连接减少到最少，根据用电设备的具体分配合理设计配电路径。如果配电系统之间的上下级连接数量过多的话不但会增加用电元件的数量还会增加电缆的用量，增加了供配电系统的风险。配电间设计不合理是导致配电路径不科学设计的最大原因，因此，高层建筑供配电系统设计人员在设计之初就要合理优化配电间的位置。变电所位置设置尽量靠近负荷中心，比如再靠近冷冻机房的位置设置为其供电的变电所。

3.3 供配电系统要尽可能做到节能

在供配电系统中，变压器作为主要的耗能设备，在进行选择的时候要根据用电量和投资数目综合考虑。企业大多都是以经济效益作为最终目的，因此，企业要通过变压器的回报年限选择最合理的变压器。一般来说，变压器的选择与建筑的实际用电需求和最佳负荷进行选择，但是通常情况下，变压器的负荷要稍大于实际负荷，一般变压器的负载率不超过85%，这样才能保证安全。

4 供配电系统中的具体设计要求

（1）供配电系统设计人员在设计全程都要遵守安全可靠的设计原则，在理论设计的基础上对建筑物进行具体的考察，根据不同需求设计出合理的方案。

（2）在如今的社会发展中，电力能源的地位越来越高，应用的范围也越来越广，如果不能保证电力能源供给可靠的话，就会对企业造成巨大的经济损失，也会影响到用户的正常生活，所以，可靠性也是设计人员需要重点注意的。

（3）现在社会对于环境的要求越来越高，因此，供配电系统的设计也要体现出这一原则，根据投资情况，设施是否节能来选择最合适的设备，降低建筑成本，提高建筑企业的经济效益，降低建筑电能使用过程中的电能损耗，达到节能的目的。

5 高层建筑供配电系统中节能设计要点

5.1 高压配电系统

在高层建筑电气工程中占据重要比重的是高压配电系统，一般为了满足高压配电系统在工作的时候可以自动切换和为别的用电设备的供电的要求，在设计之初一般采用单母线分段的方式，采用这种方式可以更好地保障电力运行的效果。单母线分段设计时对母线的分段数目是有一定要求的，它必须能够配合电源回路的设计。但是在一些特殊情况下是不采用单母线分段的设计的，这样的一般是供电电源一个是起主导作用的主要设备，另一个是辅助设备，这样的情况在高压配电系统中很少出现的比较特殊的情况。

5.2 低压配电系统

与高压配电系统相对的另一个电气工程中重要的配电系统是低压配电系统，在对低压配电系统的设计方式进行细致考察的时候会发现它涉及的主要包括三种主要的系统。漏电事故是高层建筑中最容易发生的事故之一，一旦发生漏电事故会对住户的财产以及人身安全造成极大的威胁。所以在对高层建筑的供配电系统设计之初就要考虑到漏电设施的设计。而现在在高层建筑漏电设施中使用最广泛的是漏电断路器，对于阻断漏电有很好的应用效果，为保障电气系统工程的有效运行起了非常重要的作用，

5.3 选择供配电系统中的导线

在供配电系统中最基础的也是最不可少的设施就是线路，它是运输电能最重要的设施。因此，设计人员要选择合适的导线材料作为电路设计的材料，在满足相关操作规范和实际需求的基础上，将导线布局最合理化，导线材料是最重要的选择指标，同时，导线线路越短，成本就越少，同时导线在满足需求的条件下减到最短也可以将电能的损耗降到最低，既满足了经济节能设计要求又可以保障线路的安全。

5.4 设置供配电系统的配电箱

低压配电装置主要是由开关设备、测量仪表、保护电器、以及其他的一些辅助设备组成的，这些设备一般都被安装在一个金属柜上，金属柜可以是封闭的或者半封闭的。低压配电装置要可以通过手动或者自动开关在电路正常运行的情况下切断或者是接通电路。这样就可以在电路不正常运行的时候达到切断电路，防止灾害发生的目的。除此以外，还要安装相关的测量仪表，时刻检测每一个发电所、配电所、变电所在正常运行时的参数，将参数与正常参数做比较，如果参数与正常参数之间偏差太大要及时报警，找出问题并及时解决，以免发生灾害。另外，高层建筑中的照明配电箱中回路的分配要满足以下几点要求。第一，要保证各个房间中的插座可以进行单独的回路供电；第二，对于用户家中的空调回路，要设计单独的柜式空调回路，厨房设备、卫生间设备一般也设置单独回路；第三就是要对所有的插座设置漏电保护开关，防止意外的发生。

5.5 选择系统中的插座与开关

电气系统在实际运行中保障它运行安全的基础是开关具备可靠性。因此设计人员要根据不同用电设备的具体类型和方法，选择合理的开关。保证开关设计符合电气工程的设计要求和安全要求，进而可以保障整个建筑电气工程的安全。

5.6 供配电系统中备用电源的设计

每幢高层建筑中对安全有保障的一级负荷必须要保障用电。所以，一般在设计之初就会为一级负荷设计两个独立的电源对它供电。这样可以在一定程度上保证一级负荷的可靠性，但是为了保障一级负荷中的特别重要负荷，有时候就需要设计第三个独立于其余两个电源的电源作为备用电源。

6 结语

总而言之，电气工程中的供配电系统要跟上如今我国高层建筑的发展速度。在设计的时候根据实际情况对供配电系统进行合理设计，对其中的负荷容量计算、供电电源选择等都要力求最佳，还要根据供配电系统中出现的一些问题做出合理的解决措施，不断革新，不断进步。这样才能保证供配电系统的安全运行。