【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，功能完備、設(shè)計(jì)先進(jìn)的高層建筑不斷出現(xiàn)，對(duì)于這些高層建筑的電氣設(shè)計(jì)提出了更高的要求。而低壓配電系統(tǒng)是電氣設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的部分，是正個(gè)建筑電氣系統(tǒng)的重要組成，對(duì)正個(gè)電氣系統(tǒng)有著不可替代的作用。在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，由于低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工的問(wèn)題會(huì)引起安全施工發(fā)生，所以低壓供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性應(yīng)該充分重視。本文探討了高層建筑電氣設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)的可靠性，以期為高層建筑電氣設(shè)計(jì)提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；低壓供電系統(tǒng)；可靠性

0.引言

高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到人身安全和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)安全。在現(xiàn)代化的高層建筑中不僅有各種電氣設(shè)備使用較多，而且對(duì)于電氣設(shè)備的要求也很高[1]。大部分建筑的電氣設(shè)計(jì)的供電及用電安全性都要求很高，特點(diǎn)是高層建筑電氣設(shè)計(jì)不但要滿足供電穩(wěn)定性和安全性，還要滿足智能化、自動(dòng)化的電氣要求。要實(shí)現(xiàn)安全、可靠的低壓配供電系統(tǒng)，就必須根據(jù)建筑的實(shí)際需要、特點(diǎn)及用電設(shè)備的性質(zhì)等來(lái)考慮，設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的供配電系統(tǒng)[2]。

1.高層建筑低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

要保證高層建筑供配電電源的可靠性，較為困難。由于高層建筑的用電負(fù)荷較大，其中以I、II類負(fù)荷為主，對(duì)于電氣設(shè)備的電能質(zhì)量要求較高。同時(shí)，因高層建筑高度問(wèn)題，所以其供電線路也較長(zhǎng)。根據(jù)目前國(guó)家規(guī)范的要求，高層建筑的消防用電設(shè)備，如消防水泵、消火栓轉(zhuǎn)輸水泵、自噴接力泵、消防電梯、消控控制中心、應(yīng)急照明和疏散指示燈；客梯電力，生活水泵用電、排污水泵，電話機(jī)房和保安，航空障礙燈等用電設(shè)備均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷要求供電。高層建筑低壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循簡(jiǎn)單可靠，安全易操作的要求[3]。

2.高層建筑低壓電源配置

2.1配置要求

對(duì)于高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓電源的配置要求包括兩個(gè)方面：（1）非消防I、II級(jí)負(fù)荷供配電要求。為了確保供電的可靠性，非消防I級(jí)負(fù)荷應(yīng)該由雙電源進(jìn)行供電，如此可保證一個(gè)電源出現(xiàn)故障，仍可正常供電，不會(huì)引起斷電事故的發(fā)生。而對(duì)于特別重要的負(fù)荷，應(yīng)配置雙重電源和備用電源。對(duì)于非消防II級(jí)負(fù)荷而言，則可采取回路進(jìn)行同時(shí)供電，保證充足電量；（2）民用建筑的供電要求。當(dāng)消防用電負(fù)荷是I級(jí)時(shí)，系統(tǒng)主電源和備用電源應(yīng)獨(dú)立于專用回路的雙電源進(jìn)行供電；當(dāng)消防負(fù)荷在II級(jí)時(shí)，系統(tǒng)主要電源和變電系統(tǒng)應(yīng)該采用雙回路電源來(lái)供電。當(dāng)消防用電設(shè)備需要雙重電源時(shí)，可把任何一個(gè)回路設(shè)置成主電源；當(dāng)出現(xiàn)異常斷電時(shí)，可確保另一個(gè)電源自動(dòng)進(jìn)入供電狀態(tài)。對(duì)于高層住宅的消防配電系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置在建筑物電源線處或配變電處。

2.2干線配置

高層住宅干線配置主要有三種方案：（1）應(yīng)用一路電源和一臺(tái)變壓器，把低壓?jiǎn)文妇€分段。需設(shè)置應(yīng)急備用電源，其需要有效滿足消防負(fù)荷和非消防負(fù)荷的使用要求。該種方案在一般性的高層建筑住宅較為適用，超大負(fù)荷的住宅不太適用。該方案滿足了規(guī)范化設(shè)計(jì)的要求，但應(yīng)急電源容量較大，投入相對(duì)較高；（2）獨(dú)立兩路電源和兩臺(tái)變壓器，分列運(yùn)行，將低壓?jiǎn)文妇€進(jìn)行分段，設(shè)置應(yīng)急電源備用。該種方式可有效確保供配電的可靠性，適應(yīng)高層建筑，尤其是負(fù)荷較大的高層建筑；（3）應(yīng)用一路電源和一臺(tái)變壓器，采取低壓母線分段，并通過(guò)電源線低壓側(cè)引出兩個(gè)回路電源，分別應(yīng)用到不同的低壓分母線段之中。設(shè)置應(yīng)急電源，以滿足消防負(fù)荷用電。

3.高層建筑低壓供配電系統(tǒng)分析

3.1低壓供配電干線分支模式

高層建筑常用的低壓供配電分支模式包括三種：（1）樹(shù)干式分支。樹(shù)干式的供配電方式主要是把建筑各個(gè)樓層的配電箱設(shè)置在電氣豎井內(nèi)，通過(guò)接式封閉母線槽、電纜穿刺線夾等把電有效分支。該模式主要在樓層多、負(fù)荷大的建筑，優(yōu)勢(shì)在于安裝維修方便，減少了低壓配電屏的量；（2）分區(qū)樹(shù)干式分支。該種供配電方式采取每個(gè)回路干線負(fù)責(zé)一個(gè)供配電區(qū)域，可靠性較好。其中，每一個(gè)回路干線負(fù)責(zé)5到6層。對(duì)于高層建筑而言，層數(shù)較多，因此分區(qū)可按照實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，但最高層數(shù)不可大于10層；（3）放射式分支。該模式也是高層建筑低壓供配電的主要方式之一，在消防設(shè)施和重要用電負(fù)荷重可采取該種模式，也就是應(yīng)用專用型垂直干線回路。回路和備用回路是相互獨(dú)立的，可在末端供配電箱進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換[4]。

3.2高層建筑配電設(shè)計(jì)

在預(yù)估高層建筑用電負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該充分考慮建筑所在地的氣候特征、經(jīng)濟(jì)水平、電費(fèi)等情況，計(jì)算樓層每個(gè)單位的用電負(fù)荷，在計(jì)算出整個(gè)建筑的用電負(fù)荷。再根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用電負(fù)荷要求的變化，提高配電線路的設(shè)計(jì)，既要滿足實(shí)際需要，又要確?？煽啃院凸?jié)約性。干線系統(tǒng)需根據(jù)建筑層數(shù)、面積等情況進(jìn)行計(jì)算。

4.高層建筑低壓供配電系統(tǒng)可靠性分析

4.1系統(tǒng)主接線可靠性分析

高層建筑低壓供配電系統(tǒng)是直接面向控制終端的，設(shè)備多、分別廣，且現(xiàn)場(chǎng)條件較為復(fù)雜，系統(tǒng)本身和設(shè)備頻繁操作、故障問(wèn)題等會(huì)導(dǎo)致諧波干擾等情況，可靠性要求較高。要求低壓供配電系統(tǒng)要采取系統(tǒng)集成的方式，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。高層建筑低壓供配電一般采用交流380/220V放射式貨樹(shù)干式結(jié)合的供電方式。對(duì)于集中負(fù)荷貨重要負(fù)荷采取放射式供電；照明及一般性負(fù)荷采用放射式和樹(shù)干式結(jié)合供電方式。可滿足供電要求，提高供電安全性和可靠性。

4.2備用電源可靠性分析

高層建筑備用供電系統(tǒng)多采用采油發(fā)電機(jī)組，為了提高供配電系統(tǒng)的可靠性，一般要滿足這些要求：（1）當(dāng)采取單臺(tái)機(jī)組時(shí)，額定容量不得超過(guò)1500kVA；（2）作為大型商業(yè)高層建筑的應(yīng)急電源時(shí)，如供電系統(tǒng)中斷后，應(yīng)在0到10s內(nèi)投入到正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以減小經(jīng)濟(jì)損失；（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)分批投入負(fù)荷，先大容量后小容量，錯(cuò)開(kāi)投入時(shí)間減小低壓母線的起動(dòng)壓降；（4）當(dāng)電網(wǎng)正?；謴?fù)供電時(shí)，則要延時(shí)30到60s自動(dòng)恢復(fù)市電供電，再延時(shí)幾分鐘停止運(yùn)轉(zhuǎn)采油發(fā)電機(jī)組。

4.3配單設(shè)備的可靠性分析

供配電設(shè)備選擇的先進(jìn)性，設(shè)備自身的可靠性直接影響低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。因此，需要選擇性能良好的設(shè)備，比如變壓器、繼電保護(hù)設(shè)備等。這些設(shè)備自動(dòng)化程度高，具有一定的錯(cuò)相保護(hù)、自動(dòng)分合閘等功能，了大大提高低壓供配電的可靠性。高層建筑可選用防火性能好的箱型干式變壓器。因?yàn)楦墒阶儔浩鞯慕^緣材料均是難燃、阻燃性質(zhì)材料，即使出現(xiàn)火災(zāi)、雷擊等情況，也不會(huì)造成很大災(zāi)害。同時(shí)，干式變壓器具有很強(qiáng)的防潮和防污性能，可在惡劣環(huán)境中運(yùn)行。

5.結(jié)語(yǔ)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)的低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)極為復(fù)雜、難度較高的工作，它與人們的日常生活、工作、學(xué)習(xí)存在密切的聯(lián)系。同時(shí)，它也影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，在設(shè)計(jì)低壓供配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為主”的原則，兼顧供電質(zhì)量和效率，確保低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]金建中.高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電系統(tǒng)安全性分析探討[J].中外建筑，2012，23（6）：144-146.

[2]祝偉.關(guān)于高層建筑低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，11（16）：201-202.

[3]李藤?gòu)?qiáng).高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].鐵道運(yùn)營(yíng)技術(shù)，2011，25（11）：16-17.

[4]葉書(shū)明.針對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電系統(tǒng)安全性分析[J].民營(yíng)科技，2014，8（20）：141-142.