陳瑜

摘 要：傳統(tǒng)建筑物的供配電系統(tǒng)設計已不能適應現代高層建筑及社會的可持續(xù)發(fā)展的要求。該文提出供配電系統(tǒng)的設計原則與要點，指出節(jié)能設計的注意事項，并給出了導線及電氣設備的選擇，同時認為現代高層建筑的供配電系統(tǒng)設計應秉承“安全用電一體化”及節(jié)能的原則，根據用電負荷的種類、性質確定負荷等級。

關鍵詞：高層建筑 供配電系統(tǒng) 電氣設備 能耗

中圖分類號：TU972 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0109-02

隨著我國的工業(yè)與城市化建設的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，高層建筑在大中城市中成為主要的建筑形式[1]。在高層建筑可持續(xù)建設發(fā)展中，綠色環(huán)保的設計理念跨越了建筑物本體，追求人類生存目標的優(yōu)化[2]。建筑電氣的設計自然要適應現代建筑的要求，正面各種問題域挑戰(zhàn)。而供配電系統(tǒng)的設計直接影響建筑的安全與整個電力系統(tǒng)的正常運行[3-4]，因而設計時不僅要考慮到各用電要素，而且在充分滿足當前電力系統(tǒng)的需求的前提下，還要著眼節(jié)能環(huán)保及長遠的建設與發(fā)展。

1 供配電系統(tǒng)的設計原則與要點

（1）全面細致地了解高層建筑中的各個工程特點，制定出科學的供配電方案，切實保證供電系統(tǒng)的安全可靠。無疑，安全性是設計的首要要素，要嚴格按照相關規(guī)范執(zhí)行，并選擇合理的保護方法。（2）導線的型號和截面、電氣設備的規(guī)格及型號的設計與選擇是以用電負荷量的統(tǒng)計為參考。（3）供電的可靠性設計就是要防止供電中斷導致可能產生的生活困難、經濟糾紛、人身安全和設備的受損等問題的出現。（4）設計中要充分考慮電能質量的優(yōu)劣，而這會直接影響供電系統(tǒng)的安全運行與電力設備的壽命。（5）設計中自然要考慮使用性與經濟性的要求，也就是說，在保證供配電系統(tǒng)安全可靠運行的前提下，盡量減少基礎電氣部分的投資、管理費用及年運行費用。（6）設計中要考慮供配電系統(tǒng)的未來發(fā)展與擴建的可能性，尤其要注意電壓等級、設備容量、安裝場地等的擴容。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計要點

（1）相同電壓等級的供電系統(tǒng)的變配電級數≯2級，以降低電能損耗。（2）變電所的建設應接近負荷中心，低壓配電間在電氣豎井附近；供電網絡設計合理；低壓供電半徑≤200 m，以減少線路電壓損失。（3）根據電力負荷具體情況選擇變壓器的臺數和容量，保證在高效低耗區(qū)內。（4）合理選擇供電電壓、電纜與導線截面，并提高供配電系統(tǒng)的功率因素，以降低電能損耗。

3 照明供電的方式與電壓選擇

照明供電一般有一級負荷電源、二級照明負荷電源、三級照明負荷電源3種方式。其中，對一級負荷電源而言，一旦出現故障，停止供電，所造成的影響將難以估計與彌補，因而為防止此類事故的影響，一般設計雙電源供電；對于二級照明負荷電源而言，要求供電電源連續(xù)可靠，不中斷，設計中既可以采用雙電源供電，也可以采用單電源供電，但需要注意的是應對變壓器和線路進行備份，使得供電中斷后可迅速恢復；對三級照明負荷電源而言，通常采用單電源供電設計。照明供電的電壓選擇是：照明網絡電壓損失不能低于國家標準與規(guī)范要求值；普通照明一般采用380/220V三相四線制系統(tǒng)，供電額定電壓為220V；觸電危險性較高的場所，為防止人身傷亡事故的發(fā)生，無論是局部照明還是手提式照明，設計上均要求≤36V。

4 導線的選擇

常用的有架空線、電纜和低壓絕緣導線這3種。各類導線選擇的原則[6]是：（1）發(fā)熱原則。KQIzl>Ijs式中，KQ為溫度校正系數，Izl為允許載流量（A），Ijs為系統(tǒng)計算電流（A）。（2）電壓損失原則。ΔU%=1/（10UN2）×（∑PR+∑QX=100∑pl/CS=εJ<5%UN式中：UN為系統(tǒng)額定電壓（kV），P為有功負荷（kW），Q為無功負荷（kVar），R為導線電阻（Ω），X為導線電抗（Ω），C為計算系數，S為導線截面（mm2），ε為導線單位負荷矩電壓損失百分值，J為系統(tǒng)負荷矩（KMA，KWM， MWKM）。（3）機械強度校驗。S>Sjmin式中：S為導線截面（mm2），Sjmin為允許最小截面（mm2）。（4）經濟電流密度。S=Ijs/Ij式中：S為導線截面（mm2），Ijs為系統(tǒng)計算電流（A），Ij為經濟電流密度（A/mm2）。（5）熱校驗。Smin=I∞/K式中：Smin為導線熱穩(wěn)允許最小截面（mm2），I∞為短路電流穩(wěn)定值（kA），ti為短路電流假想持續(xù)時間（s）；K為導線熱穩(wěn)系數。

5 電氣設備的選擇

5.1 變壓器的選擇

對變壓器的選擇應首選干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器，目前在住宅小區(qū)變電站中廣泛使用的是干式變壓器（結構簡單、安裝和維修便利、防火阻燃）。需要注意的是，在南方潮濕地區(qū)，不宜采用氣體絕緣干式變壓器，這是由于其絕緣水平會因為潮濕而導致嚴重下降，影響正常運行。當單臺變壓器油量≥100kg，就要設置單獨的變壓器室。節(jié)能型變壓器有“9、10、11”型等系列油浸變壓器和“9、10”型等系列干式變壓器，其中又有疊鐵芯、卷鐵芯和非晶合金鐵芯之分，建議生產、推廣卷鐵芯配電變壓器和非晶合金變壓器，它們更為節(jié)能環(huán)保。

5.2 低壓斷路器的選擇

對低壓斷路器的選擇一般滿足以下幾點，即電流發(fā)熱原則、與導線及系統(tǒng)的級間配合原則、與系統(tǒng)啟動配合及靈敏度原則、滅弧校驗原則、級間配合原則。具體的如公共區(qū)域動力箱電源進線處低壓斷路器的選擇、客梯配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇、消防梯配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇、屋面風機配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇、地下一層排煙風機配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇、地下一層消防潛污泵電源進線處低壓斷路器的選擇、地下一層送風機電源進線處低壓斷路器的選擇、層配電箱 AW電源進線處低壓斷路器的選擇、戶箱電源進線處低壓斷路器的選擇、照明回路低壓斷路器的選擇、空調及普通插座、廚房插座、衛(wèi)生間插座回路低壓斷路器的選擇、樓梯間、前室、配電小間照明配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇、樓梯間照明配電箱電源進線處低壓斷路器的選擇等。

5.3 配電箱、開關、插座的設置

配電箱是按按電氣接線要求將開關設備、測量儀表、保護電器和輔助設備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，構成低壓配電裝置。其主要作用有提示工作狀態(tài)，按要求接通、切斷電路，故障報警，調整電氣參數等。為便于整個設計和施工，一般選用通用的標準配電箱。面板、開關和插座是電氣系統(tǒng)的終端設備，也是使用效率最高的設備，還是常見的安全隱患問題設備，因而對其選擇直接影響著正常的生產與生活。

6 結語

現代高層建筑的供配電系統(tǒng)設計應秉承“安全用電一體化”及節(jié)能的原則，根據用電負荷的種類、性質確定負荷等級。導線的選擇可根據系統(tǒng)的計算數據和供配電方案來進行。變壓器、低壓斷路器、配電箱、開關、面板、插座的合理選擇，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與能耗。

參考文獻

[1] 何培玉.關于高層建筑安全管理及風險控制的研究[D].鄭州：鄭州大學，2016.

[2] 田建紅.智能小區(qū)建筑電氣工程設計與實踐[D].成都：西南交通大學，2012.

[3] 趙小惠，王恒.高層建筑火災初期人員疏散策略研究[J].徐州工程學院學報：自然科學版，2016（4）：27-32.endprint