王海鵬

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超高層標(biāo)志性建筑不斷涌現(xiàn)，并逐漸演變?yōu)楹饬砍鞘鞋F(xiàn)代化水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。與普通高層建筑相比，超高層建筑功能更多，總用電負(fù)荷容量更大，供電距離更長(zhǎng)，其供配電系統(tǒng)也相應(yīng)更為復(fù)雜。超高層建筑供配電系統(tǒng)方案的確定是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)過程，其中如何確定高壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)置配電所、選擇應(yīng)急電源的電壓等級(jí)尤為重要?；诖?，本文就超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1 引言

由于超高層建筑的復(fù)雜性和笨重性，對(duì)電氣設(shè)備的要求比低層建筑更為嚴(yán)格。高層電氣設(shè)備分析包括給排水系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、制冷采暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、電梯等。而且隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展和人們需求的不斷增加，建筑功能更加完善，建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這在一定程度上給超高層建筑的電氣設(shè)備帶來了一定的壓力，對(duì)高層建筑供電系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 超高層建筑電氣系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）高功耗。由于超高層建筑的承載力和承載力大于普通高層和低層建筑，因此其用電負(fù)荷和用電量也相對(duì)較大，功耗更為明顯。電力消耗的增加增加了建筑物的電力負(fù)荷。為了滿足高層建筑的用電需求，有必要加強(qiáng)低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（2）對(duì)供電可靠性提出了更高的要求。高層建筑的住戶比低層建筑的住戶多，因此對(duì)電力的需求遠(yuǎn)大于低層建筑。為保證高層建筑用電的穩(wěn)定性和安全性，主要采用一次負(fù)荷和二次負(fù)荷。一次負(fù)荷需要配備兩套獨(dú)立的供電系統(tǒng)，以確保即使一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，另一個(gè)系統(tǒng)也可以代替它繼續(xù)工作，以確保高層建筑各種功能的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題

與設(shè)計(jì)圖紙性質(zhì)相似的供電方案設(shè)計(jì)也反映了實(shí)際工程建設(shè)中的一些問題。由于供電環(huán)節(jié)和設(shè)施涉及內(nèi)容廣泛，對(duì)設(shè)計(jì)方案有很多要求。在相關(guān)工作人員進(jìn)行供電方案的設(shè)計(jì)時(shí)，如若沒有對(duì)每一步的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)核實(shí)與計(jì)算設(shè)計(jì)，將對(duì)整個(gè)工程結(jié)果質(zhì)量帶來不利影響。而進(jìn)行供電設(shè)施的建設(shè)工作時(shí)，開發(fā)商也會(huì)做出相應(yīng)干預(yù)，如若其對(duì)供電設(shè)計(jì)方案進(jìn)行變更，致使方案設(shè)計(jì)不符實(shí)際及相關(guān)規(guī)定要求，將會(huì)造成設(shè)施建設(shè)存在一定的安全隱患，后續(xù)工作也難以進(jìn)行交接，給供電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)乃至名譽(yù)損失。除此之外，個(gè)別負(fù)責(zé)供電方案設(shè)計(jì)的工作人員缺乏思想認(rèn)知的專業(yè)性，在設(shè)計(jì)中以自己主觀經(jīng)驗(yàn)為主，反而拒絕現(xiàn)實(shí)考量，導(dǎo)致供電方案的設(shè)計(jì)不符合要求，直接導(dǎo)致設(shè)施建設(shè)作業(yè)無法正常進(jìn)行;除了上述已經(jīng)提到的現(xiàn)象外，還可能會(huì)出現(xiàn)施工人員利用自身經(jīng)驗(yàn)隨意開展工作，不以供電方案設(shè)計(jì)為指導(dǎo)的現(xiàn)象發(fā)生，其違背了電氣工程建設(shè)的相關(guān)行為規(guī)范，還會(huì)對(duì)整個(gè)電氣工程帶來質(zhì)量上的不良影響;無論何種情況，都會(huì)最終導(dǎo)致建設(shè)單位出現(xiàn)施工以及成品的質(zhì)量問題，影響供電企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

4 超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 變壓器選擇

變壓器在供配電系統(tǒng)的運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用，也是節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。其原因是變壓器直接影響電力系統(tǒng)的功耗和電流、電壓的有效切換。這要求在變壓器選擇時(shí)，要對(duì)節(jié)約能源作深入的考量，通過使用規(guī)定變壓器型號(hào)來實(shí)現(xiàn)控制其有用功率消耗量的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在變壓器選擇時(shí)要對(duì)以下原則作充分的考量：（1）銅材料在變壓器運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用，出于節(jié)能考慮，要有效提升銅材料的應(yīng)用頻率。就近年來的變壓器設(shè)計(jì)來看，通過在電線電柜中使用硅材料來代替銅材料，可以實(shí)現(xiàn)兩方面的目的，一是可以確保變壓器在空載運(yùn)行過程中有很好的運(yùn)行效率，二是可以最大限度減少變壓器運(yùn)行過程中的能耗，以此來實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。（2）目前來看，市面上的變壓器類型較多，在選擇時(shí)會(huì)有一定的難度，為此要始終秉承選用節(jié)能型的變壓器這一原則。待正式投入使用后，要做好維修保養(yǎng)工作，并在使用一段時(shí)間后及時(shí)更換，這對(duì)確保變壓器功能有重要的意義。（3）變壓器設(shè)計(jì)時(shí)要考慮采用一些單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，原因在于通過單相自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備可以有效確保流動(dòng)的三相電的電流處于平衡狀態(tài)，可以最大限度減少變壓器自身所承受的消耗。

4.2 節(jié)能設(shè)計(jì)

超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的核心部分是供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，合理規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目的荷載指標(biāo)，這些指標(biāo)的制定應(yīng)嚴(yán)格按照不壓縮、不浪費(fèi)的原則進(jìn)行。同時(shí)，供配電系統(tǒng)涉及到供電設(shè)備的安裝部署、規(guī)格型號(hào)的選擇等，其綜合配置要具有一定的合理性，在滿足系統(tǒng)功能的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的效果。對(duì)于供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，還需要綜合考慮建筑物中的配電房、開閉所等，一般需要根據(jù)不同類型建筑物的用電指標(biāo)對(duì)整個(gè)建筑物進(jìn)行負(fù)荷用電量的估算。在設(shè)計(jì)階段需要重點(diǎn)明確項(xiàng)目建設(shè)中有沒有用電量較大的設(shè)備，如消防水泵、廚房設(shè)備、建筑聲、光、電設(shè)備等。如果有的話就需要對(duì)其用電量進(jìn)行單獨(dú)核算，避免電力的過度浪費(fèi)，也需要保證各種用電設(shè)備的合理配置，避免存在漏項(xiàng)問題，確保估算用電量接近實(shí)際用電負(fù)荷。如果出現(xiàn)建筑物與配電房之間供電距離較遠(yuǎn)的情況，需要合理控制電壓損失，其控制方式有增大導(dǎo)線截面積等。

4.3 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

動(dòng)力設(shè)備是超高層建筑必須安裝的系統(tǒng)。耗電系統(tǒng)一般用于加熱、制冷等方面。這些功能會(huì)導(dǎo)致大量的功耗，所以超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)也要注意控制動(dòng)力系統(tǒng)的資源損耗，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以從以下幾方面降低在動(dòng)力系統(tǒng)方面的能源損耗。（1）緊跟時(shí)代潮流， 使用高效能的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從設(shè)備方面實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，在節(jié)能的情況下增加其運(yùn)行效率。（2）設(shè)立合理科學(xué)的補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的循環(huán)使用，促進(jìn)電機(jī)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電機(jī)資源的節(jié)約。（3）大功率電動(dòng)機(jī)可采用軟啟動(dòng)裝置。消防用電動(dòng)機(jī)選用星三角啟動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。（4）優(yōu)化動(dòng)力設(shè)備控制系統(tǒng)，采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力設(shè)備的自動(dòng)化控制，既減少了人力資源的投入，還能使動(dòng)力設(shè)備更精確地工作。

4.4 消防配電設(shè)計(jì)

超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可使用消防器材。供電設(shè)備的設(shè)計(jì)主要是通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的供電電路來穩(wěn)定消防系統(tǒng)的運(yùn)行，在消防配電設(shè)計(jì)中起著重要的作用。消防設(shè)備包括消火栓泵、自動(dòng)噴淋設(shè)備、防火卷簾等，這些設(shè)備都會(huì)在火災(zāi)時(shí)自動(dòng)開啟，供電設(shè)備的存在能為這些設(shè)備提供電源，一旦供電設(shè)備發(fā)生問題，就會(huì)影響設(shè)備的使用，導(dǎo)致設(shè)備斷電，無法有效控制火災(zāi)的蔓延，造成一定的安全隱患。在選擇供電設(shè)備之前，應(yīng)當(dāng)分析建筑電氣設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，根據(jù)建筑電氣的實(shí)際情況確定相應(yīng)的供電方法，確保消防供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。供電設(shè)備的選擇會(huì)影響消防配電設(shè)備的運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)慎重，明確在消防配電設(shè)計(jì)中是否存在共用消防設(shè)備電源的情況，如果有這一狀況，則要安裝能夠相互切換的電源裝置;如果并未設(shè)置共用消防設(shè)備電源，則要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)分離的兩組電源裝置，并做好配電箱的設(shè)計(jì)工作，便于在發(fā)生危急問題時(shí)能迅速發(fā)現(xiàn)并通過手工完成電源之間的切換。

5 結(jié)束語

綜上所述，在我國(guó)超高層建筑的發(fā)展過程中，供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)可靠性研究是非常重要和最基本的內(nèi)容。因此，我國(guó)高層建筑內(nèi)部電氣設(shè)備十分笨重，其施工過程也十分困難，過度的電力消耗也是問題之一。因此，在電氣設(shè)計(jì)過程中，要逐步改善其運(yùn)行環(huán)境，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，完善與電氣設(shè)備相關(guān)的功能，加快電力行業(yè)的發(fā)展。

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