对高层建筑中电气系统问题的探讨

　　摘 要：近年来，随着我国城市建筑规模迅速扩大，电力消耗也随之迅猛增长。建筑供配电系统设计的合理与否，将直接影响整个建筑使用寿命及安全。本文对目前我国高层建筑供配电系统设计进行了简要分析，并根据高层建筑的特点，着力构建安全可靠、技术先进、经济合理的供配电系统，以确保高层建筑电力运行畅通无阻。

　　关键词：高层建筑;供配电系统;电源电压;用电负荷

　　Abstract: This paper analyzed China's high-rise power distribution system design, and according to the characteristics of high-rise building, to build a construction of safe and reliable, advanced technology, economic and reasonable distribution system for tall buildings, to ensure electric power operation smooth operator.

　　Key words: high-rise building; power supply system; supply voltage; electric load

　　中图分类号：TU976+.1 文献标识码：A 文章编号：

　　近年来，随着我国城市建筑规模迅速扩大，电力消耗也随之迅猛增长。建筑供配电系统设计的合理与否，将直接影响整个建筑使用寿命及安全。目前，相当一部分高层建筑均集办公、娱乐、商业等功能于一身，具有多元化功能，与之相配套的消防、空调、给排水等专业设施种类繁多，因此在进行供配电系统设计时，应从电力本身性质、规模入手，明确建筑相关电力负荷等级，并结合当地的供电网的实际情况，来最终确定该高层建筑电压等级、电源回路数，选取采用专线电源还是公用电源，以及是否设置自备电源等问题。对于高层建筑本身而言，供配电系统和给排水系统一样是整座建筑的血液和命脉，任何的疏忽和纰漏，都会造成无法弥补的损失。

　　一、 负荷等级的确定和各级负荷容量的计算。

　　负荷等级应按国家相关规范来确定。通常，高层建筑负荷等级可按以下标准予以确定：一级负荷：其中包括疏散楼梯、消防电梯前室及地下室的应急照明、消防水泵、排烟风机、消防电梯等;

　　二级负荷：包括部分客梯电力、生活泵电力;

　　三级负荷：包括一、二级负荷以外的其他用电负荷。

　　根据负荷用途的不同，将用电负荷划分为商业用电和住宅用电，由于商业用电与住宅用电的计费标准不同，一般分别设置商业变配电房与住宅变配电房，确定建筑总用电计算负荷的方法主要有负荷密度法、单位容量法和需用系数法，通常习惯使用负荷密度法和单位容量法对高层建筑用电负荷进行计算。

　　对于普通商铺的负荷计算，经常使用负荷密度法，即采用单位面积的用电负荷容量(取整)作为单间商铺的预留负荷，并由此与其他商业负荷通过计算，得到总的商业用电负荷。商铺负荷密度的取值会因为商铺的经营特点及所处的地区而有所不同，有的地区普通商铺一般按100～150W/m2计算，如商铺的负荷可以确定，则应按实际负荷计算，各类设备负荷的需要系数及功率因数见技术手册的相关章节，对于住宅的负荷计算，一般使用单位容量法也称单位指标法，即根据商住楼的住户数来确定容量的计算方法。

　　住宅用电负荷需要系数与配电时所连接的基本户数有关，住宅户数越大，需要系数越小,在高层建筑电气设计中，住宅用电负荷在总用电负荷中所占的比例一般较大，住宅计算负荷的大小直接关系到项目用电规划及变压器等设备的选型，因而需要系数的选取就显得尤为重要。住宅用电负荷需要系数的选取可参见技术手册的相关章节，同时应该细致地分析当地供电部门所提供的统计数据，对应工程实际情况，做出合理、经济的选择。若进行负荷计算时，没有充分考虑用电负荷的特点，需要系数选取过大，造成变压器容量选型过大，投资增加，资源浪费，经济性差;需要系数选取过小，又造成变压器容量选型过小，用电高峰时，变压器负载率过高，既降低了配电系统的安全性，又缩短了设备的使用寿命。

　　二、 供电电源及电压。

　　供配电系统设计中，为保证供电系统的合理性，要求根据负荷等级采取相应的供电措施.各级负荷的供电电源应满足设计规范的相关规定。

　　对高层建筑来说，一般没有特别重要负荷，且一级负荷容量较小，因此采用两路市政电源供电或一路市政电源加应急发电机组供电均可满足要求，后者在工程应用中较为常见。供电电源采用一路独立的l0kV高压电源，由市政区域变配电站引入至小区首层开关房.低压配电电压采用380∕220V。设置柴油发电机，以确保消防设备用电。当投资方对某些用电负荷有特殊的供电要求时，也可由柴油发电机组提供保障。

　　三、变配电所的布置。

　　影响变配电所的布局因素有很多，一般应根据负荷容量、负荷分布以及建筑物功能分区的实际情况来确定变配电所的位置以及数量。变压器容量应根据计算容量选择，变压器的负荷率一般取70%～85%。低压线路的供电半径一般不宜超过200m，当供电容量超过500kW，供电距离超过 200m时，宜考虑增设变配电所。在条件许可的情况下，变配电所的位置应尽量靠近负荷中心，从而简化了配电系统，有利于增强系统的稳定性与安全性，同时也减少了线缆的使用量，降低因线路造成的电能损耗.由于首层空间的商业价值比较高，一般高层建筑的变配电所设于负一层，便于通过地下停车库的车道运输变配电设备。

　　四、高低压供电系统结线型式及运行方式。

　　对于高层建筑，其高低压供电系统结线型式及运行方式一般做如下设计：高压系统采用一路l0kV高压进线，结线型式采用单母线运行方式;变压器低压侧采用单母线分段结线型式，每台变压器对应接一段母线，母线段之间采用母联开关联络，正常情况下各段母线分列单独运行，母联开关打开，当其中一台变压器故障退出运行时，母联开关手动合上，由同组的另一台变压器保证部分重要负荷的供电，当故障的变压器恢复供电后，母联开关自动打开，恢复正常运行方式。母联开关与进线开关应具有电气联锁功能并加机械联锁，以防止电源倒送。变压器低压侧设置应急母线段，由正常电源与备用柴油发电机电源经双电源切换开关向该母线段供电，以保证应急情况下一级负荷的供电，双电源切换开关设有电气和机械联锁，防止发生向市电反供，消防负荷均采用双回路供电，在末端配电箱切换。

　　五、电能计量装置。

　　商业用电采用高压计量，居民用电采用低压计量到户。商业高压10kV进线侧装设专用计量柜，安装有功电度表、无功电度表;变压器低压侧不同用户的供电回路分别装设有功电度表，监视仪表根据供电部门及建设方要求设置。为了方便管理，一般商铺分户电表集中设于每层电表间或配电间，住宅用户采用一户一表，九层以下(包括九层)的住宅楼，电表箱可集中设于首层电表间内;九层以上的住宅楼，电表箱分设于每层的电井内，为方便管理可设置远程抄表系统，梯灯及电梯用电单独计量，由住户分摊。

　　六、备用电源和应急电源。

　　自备柴油发电机组的容量按照需供电的最大稳定负荷，计算时分别考虑消防情况和非消防情况下必须保证的电源容量，取其较大者。

　　当市电中断时，柴油发电机组应立即启动，并在15s 内投入正常带负荷运行;当市电恢复时，机组自动退出工作并延时停机。

　　七、配电系统设置。

　　供电电压为380∕220V，一般接地采用TN—S系统，当某楼为独立建筑物，电源由其他建筑物引来时，接地适合采用TN—C—S系统。

　　低压配电采用树干式和放射式混合配电，地下室负荷较大，从低压配电房采用放射式配电，从低压配电房到地上各层配电箱采用树干式配电，从层间配电箱至负荷采用放射式配电;大容量干线采用封闭式母线槽，小容量干线采用铜芯塑料电缆;垂直部分沿电缆井敷设，水平部分采用金属桥架或金属线槽敷设，支干线及支线采用阻燃或难燃塑料绝缘导线，放射式采用阻燃或难燃铜芯电缆。

　　一般动力、照明由低压配电柜正常电源母线段供电，火灾应急照明、消防电梯、 消防水泵、防排烟风机及消防中心等一级负荷采用双回路供电，并在线路末端配电箱处自动切换，一回路引自应急电源母线段，另一回路引自正常电源母线段，双回路电源切换柜为自投自复，设电气和机械联锁。

　　配电柜是电力负荷的现场直接控制器。要使电气工程中的动力、照明负荷能IF常工作，配电箱内元器件的工作性能至关重要。工程中配电柜元器件型号复杂、数量多，部分配电箱包含楼宇、消防等弱电专业的设备，电气系统涉及各个专业且各个专业又有自己的特点，在设计中受各专业干扰的情况较多，造成设计修改增加，配电柜内的设备和回路修改多。电气设备的上下级容量配合相当严格，若不符合技术要求，将会造成系统运行不稳定、供电可靠性差，埋下事故的隐患。

　　总之，在对高层建筑供配电系统进行设计时，其负荷容量计算是否准确，供电电源选择及变配电所布置是否合理，供配电系统是否经济，运行是否能保持稳定、安全等方面，将决定其最终成果的优劣。

　　参考文献：

　　【1】、陈强 《建筑电气调配与安装问题研究》 供用电 第22卷第5期

　　【2】、张晓雨 《防雷接地技术在高层建筑中的应用》 电网技术，2009(03)

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文章名称： 对高层建筑中电气系统问题的探讨

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