曾海漣何宗楚

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責任公司湖南長沙　410000）

低壓供配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計中的可靠性探討

曾海漣何宗楚

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責任公司湖南長沙410000）

低壓供配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計中具有十分重要的作用，但高層建筑電氣設(shè)備數(shù)量較多，且設(shè)備的類型也較為復(fù)雜，這不僅對低壓供配電系統(tǒng)提出了更高的要求，還會導(dǎo)致許多安全問題的出現(xiàn)，因此，必須對低壓供配電系統(tǒng)在高層建筑電氣設(shè)計中的可靠性進行一定的掌控?；诖?，本文首先論述了高層建筑以及供配電系統(tǒng)的特點，然后對高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要求進行了一定的闡述，最后對高層建筑低壓電源配置以及高層建筑電氣設(shè)計低壓供配電系統(tǒng)的可靠性分析進行了詳細的研究。

高層建筑；低壓供配電；設(shè)計；可靠性

1　引言

高層建筑具有樓層較高、用電量較大的特征，相比于普通的建筑物，其相對電壓的負荷也會有所增加。同時，高層建筑中各種類型的電器數(shù)量也較多，這大大增加了安全隱患的發(fā)生。在此情況下，可靠的供配電系統(tǒng)就顯得尤為重要，進而確保高層建筑中電力系統(tǒng)的正常運行?；诖?，必須對高層建筑電氣設(shè)計中的低壓供配電系統(tǒng)的可靠性進行深入的研究。

2　高層建筑以及供配電系統(tǒng)的特點

高層建筑的供配電問題非常重要，其對高層建筑建設(shè)質(zhì)量以及安全存在直接的影響。近年來，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑的結(jié)構(gòu)也越來越多樣化，這大大增加了供配電系統(tǒng)設(shè)置難度。同時，高層建筑與傳統(tǒng)建筑之間存在較大的差異，從空間來看，其跨度比較大，特別是在縱向上的跨度非常之大，且目前的高層建筑大多配備有電梯、空調(diào)等先進設(shè)備，這些都要依賴電力的支持，供配電系統(tǒng)的安全具有非常重要的作用。由此可見，電氣化設(shè)備的可靠性是確保高層建筑用電安全的最主要的因素。

除此之外，高層建筑本身的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，且其功能也是多樣化的，根據(jù)不同的需求與功能而設(shè)計出不同的高層建筑，進一步加大了配電系統(tǒng)設(shè)置難度?，F(xiàn)階段，隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，現(xiàn)在人們的家用電器或者是辦公所需要的電器越來越多，所以，用電量也就越來越大，在此情況下，必須不斷提高、改善、優(yōu)化供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3　高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計要求

3.1滿足供電電源的可靠性

高層建筑供電電源的可靠性大大影響著建筑中人們的日常生活、生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備運行的安全。同時，針對目前高層建筑火災(zāi)救援形勢的不斷嚴峻，大多數(shù)高層建筑主要采取自身消防設(shè)施滅火和安全通道的方式來疏散人員。其中，高層建筑自身的消防滅火設(shè)施必須依靠供電電源。這就也意味著，一旦供電電源的可靠性不能實現(xiàn)，火災(zāi)發(fā)生之后所有與消防滅火相關(guān)的設(shè)備，例如淋水系統(tǒng)、消防電梯、消防照明、消防報警設(shè)備等，均無法發(fā)揮其自身實際作用。

此外，目前我國高層建筑物大部分都采用了電梯，一旦供電電源不可靠，電梯極易出現(xiàn)由于電源供給不充足的故障，給高層建筑物中的人員生活和其他活動展開帶來阻礙。所以，滿足供電電源的可靠性對于高層建筑滅火、高層建筑生活、高層建筑企業(yè)的正常運營都是相當重要的。

3.2保障供電的持續(xù)性和電源時間性

一般情況下，對于只要通過電網(wǎng)就可以提供兩個獨立電源的一些高層建筑來說，其基本上能夠達到一級與二級負荷的要求。但因高層建筑不同于普通的建筑，其內(nèi)部具有非常重要的負荷，所以，需要對以下情況進行充分的考慮：當高層建筑中的電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是需要進行檢修保養(yǎng)時，且另外一個獨立電源又無法正常供電時，就需要將柴油發(fā)電機組作為備用或者應(yīng)急電源。

而針對只能提供一個獨立電源的高層建筑來說，其必須將柴油發(fā)電機組作為備用供電電源。需要特別注意的是，柴油發(fā)電機組并不是應(yīng)急電源，而是備用電源。因此，在進行高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計時，必須要能夠滿足有兩個或者兩個以上的電源進行切換，而對于電源切換過程和時間，也需要滿足相關(guān)電氣設(shè)備的要求。

4　高層建筑低壓電源配置

4.1配置要求

①非消防Ⅰ、Ⅱ級負荷供配電要求。為了保證建筑物供配電可靠性，對于具有十分重要作用的負荷，應(yīng)當設(shè)置雙重電源以及備用電源，進而確保一個電源出現(xiàn)故障時，整個電源依然可以正常供電，進而避免發(fā)生斷電事故。對于非消防Ⅱ級負荷，則可以采取回路來同時供電，以此來確保電量的充足。②民用高層建筑供電要求。當消防用電負荷是Ⅰ級時，系統(tǒng)主電源和備用電源應(yīng)獨立于專用回路的雙電源進行供電；當消防負荷在Ⅱ級時，系統(tǒng)主要電源和變電系統(tǒng)應(yīng)該采用雙回路電源來供電。

4.2干線配置

①通過采用一路電源與一臺變壓器來分段低壓單母線。此時需設(shè)置應(yīng)急備用電源，進而有效滿足消防負荷和非消防負荷的使用要求。該種方案在一般性的高層建筑住宅較為適用，但不適用于超大負荷的高層建筑。該方案雖然滿足了規(guī)范化設(shè)計的要求，但應(yīng)急電源容量較大，投入相對較高。②獨立兩路電源和兩臺變壓器，分列運行，將低壓單母線進行分段，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，尤其是負荷較大的高層建筑。③應(yīng)用一路電源和一臺變壓器，采取低壓母線分段，并通過電源線低壓側(cè)引出兩個回路電源，分別應(yīng)用到不同的低壓分母線段之中。

5　高層建筑電氣設(shè)計低壓供配電系統(tǒng)的可靠性分析

5.1供配電系統(tǒng)主接線可靠性分析

在電力系統(tǒng)運行中，低壓供配電系統(tǒng)的主線具有關(guān)鍵性作用，系統(tǒng)主線設(shè)備較多，且其在電力系統(tǒng)中的分分部也較為廣泛，復(fù)雜的現(xiàn)場條件使系統(tǒng)本身與設(shè)備操作頻繁，在運行中出現(xiàn)故障之后，往往會對整體系統(tǒng)帶來影響。因此，在高層建筑低壓供配電系統(tǒng)中，應(yīng)當采取系統(tǒng)集成的方式，以此來盡量減少投資運行的總花費。

此外，為了確保系統(tǒng)主接線的安全可靠性，在進行低壓供配電設(shè)計時，可以采取有效結(jié)合380/220V的交流放射式及樹干式的形式進行。高層建筑樹干式供配電形式如圖1所示。并且還要具體到細部，對于普通照明與一般性負荷，應(yīng)當盡可能采用放射式與樹干式結(jié)合的供電方式，集中性的負荷供電則選用放射性供電單一模式。

5.2備用電源可靠性分析

在進行高層建筑備用供電系統(tǒng)設(shè)計時，通常采取采油發(fā)電機組，而為了提升供配電系統(tǒng)的可靠性，需要滿足以下要求：①當采取單臺機組時，額定容量不得超過1500kVA。②作為大型商業(yè)高層建筑的應(yīng)急電源，當供電系統(tǒng)中斷之后，應(yīng)在0～10s內(nèi)將備用電源投入正常運轉(zhuǎn)，以此來減小經(jīng)濟損失。③當發(fā)電機組達到額定轉(zhuǎn)速時，應(yīng)分批投入負荷，并遵循先大容量后小容量的原則進行，同時還要錯開投入時間，進而減小低壓母線的起動壓降。④當電網(wǎng)正常恢復(fù)供電時，要延時30～60s自動恢復(fù)供電，然后再延時幾分鐘停止運轉(zhuǎn)采油發(fā)電機組。

圖1　高層建筑樹干式供配電形式

5.3供配電設(shè)備的可靠性分析

在選擇供配電設(shè)備時，需要盡量選用具有先進性特征的設(shè)備，且設(shè)備自身的可靠性直接影響著低壓供配電系統(tǒng)的可靠性。因此，選擇性能較為良好的設(shè)備至關(guān)重要，例如變壓器繼電保護設(shè)備等，這些設(shè)備自動化程度高，具有一定的錯相保護自動分合閘等功能，可最大限度的提高低壓供配電的可靠性。

此外，在進行低壓供配電設(shè)備中的變壓器的選擇時，可以選擇防火性能良好的箱型干式變壓器，這主要是因為干式變壓器的絕緣材料均是難燃、阻燃性質(zhì)材料，就算出現(xiàn)火災(zāi)、雷擊等情形，也不會造成很大災(zāi)害。一般情況下，干式變壓器具有很強的防潮和防污性可在惡劣環(huán)境中運行，所以能夠有效預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生，降低火災(zāi)的損失。

6　結(jié)語

總而言之，在進行高層建筑的電氣設(shè)計時，必須對低壓供配電系統(tǒng)的可靠性進行全面的考慮，這要求不僅要確保供配電系統(tǒng)的電氣負荷和線路的可靠性，在設(shè)計過程中，還要重視安全措施的采用，不斷改善供配電系統(tǒng)的防雷設(shè)施，盡量降低少高次諧波的分量。此外，在進行高層建筑電氣設(shè)備的選用時，需要盡量選用可靠性較高的，且技術(shù)比較先進的產(chǎn)品，進而確保供電系統(tǒng)電力供應(yīng)的安全系數(shù)，滿足電力供應(yīng)的品質(zhì)要求。

[1]吳為權(quán).高層建筑電氣設(shè)計中低壓供配電系統(tǒng)分析探討[J].建筑知識：學術(shù)刊，2013（01）：5～6.

[2]張計明.高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].文摘版：工程技術(shù)，2015（22）：60.

[3]易林.高層建筑電氣中低壓配電設(shè)計研究[J].科技傳播，2014（04）：89～ 91.

TU976.1

A

1673-0038（2015）48-0228-02

2015-11-16

曾海漣（1978-），女，工程師，本科，從事電氣設(shè)計方面的工作。

何宗楚（1980-），男，工程師，本科，從事電氣設(shè)計方面的工作。