浅谈现代化高层建筑供配电技术方案及其可靠性分析

浅谈现代化高层建筑供配电技术方案及其可靠性分析

范亚南 1 朱琳 2

国网北京市电力公司大兴供电公司  北京   100041 2. 国网北京市电力公司海淀供电公司 北京  100041

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，高层建筑被定义为层数至少为10层，高度高于24m的混凝土结构建筑。此类建筑通常都会配备电气化、供配电、温度调节等系统，以实现更多的功能，为人们的生产生活提供更好的室内环境。在设计高层建筑的供配电方案时，必须遵循合理、高效的原则，同时还需兼顾各方面的因素，从而为电梯、照明等设备和装置提供稳定的电能，使其能够安全、稳定的运行，降低事故造成的生命和财产损失。

关键词：高层建筑；供配电；方案；可靠性

引言

随着我国城市化的建设，许多建筑逐渐朝着高层的方向发展，高层居民住宅、高层办公楼、高层商业区等如雨后春笋般涌现。高层建筑具有人口密集、电器设备多、用电量大等显著的特点，为了能够满足人们的生活、学习与工作中的日益增加的用电需求，建筑内的供配电系统发挥着不可替代的作用，但随着各种高端家用电器设备的出现，给原有建筑供配电系统带来了很多问题，为此，许多建筑电气设计人员与施工人员开始对供配电技术进行深入的研究与改进，以期能够寻找改善高层建筑电能供应的有效途径。

1高层建筑中的特点

在建设高层建筑时应该充分了解高层建筑的特点,高层建筑有三个明显的特点：高层建筑面积大、建筑的高度高、并带有地下室。(1)建筑面积。目前国际上很多的国家都有高层建筑,在现代社会已经建设好的高层建筑中,基本的大楼面积都在几万到几十万平方米,所以建筑面积是非常广的。(2)高度。高层建筑的建立因为想要减少土地的使用,所以秉着占天不占地的原则,高楼越建越高,所以楼层以及楼内的管道都是很多。(3)地下室。高层建筑除了地表上的建筑高度高以外,因为其特殊的结构特点,还带有水泵房等,地下结构。

2高层建筑供配电系统的设计方案

2.1电源的合理布置

电源布置必须遵循合理性原则，它和施工过程的用电存在明显的差异。在建筑未竣工之前，在供电方面需要额外的配料以及布置，从而使各种施工设备、器械能够正常运行，保质保量的完成建筑工程。然而电力系统的布置却非常禁忌这一点，若供电电压高于建筑的需求，就有可能出现大电流，导致设备出现故障甚至是火灾事故。因此，在设计供配电方案时，不能忽视建筑的负荷状况，比如通过两个回路为二级负荷供电，避免线缆温度过高而造成火灾。至于一级负荷，应该配备两个电源，确保在其中之一失效的情况下，另一个电源能够继续供电。如果是具有商场、酒店功能的综合体建筑，还需准备应急电源，避免因电能中断而导致严重的经济损失。

2.2低压配电系统

低压配电系统的模式主要是4种情况，依据不同配电线差异，可以使用在其相应场所中。其一是树干式低压配电式，特点是把总配电箱和各个分电箱使用一条干线连接，建设成本比较低，因为是一条电线连接，所以在事故发生时影响范围较大，因此只适合于供电范围小和可靠性不太高的场所；其二是链式低压配电方式，是很多个用电电箱或者是设备在一条干线之上，在线路上没有分支点，投资金额比较低，可以使用在电缆线或者是穿管铺设的小容器设备供电中；其三是放射性配电，是由主配电箱将电量直接输送到配电箱或是负载，从总到分，有着独立的线路走向，在出现故障的时候不会对整个线路行程影响，适用于一些可靠性高的供电设备和控制场所中。还有一种是混合式配电，是把放射式和树干式集中在一起的配电方式，经常使用在高层建筑中的低压配电系统中。

2.3照明系统节能设计

照明系统的节能设计要点需要注意两个方面，一个是灯具型号的选用，一个是照明功能与高层建筑的协调。对于高层建筑来说，荧光灯、放电灯灯具型号选择应该满足《建筑照明设计标准》的要求，但是需要严格把控灯具系统的节能技术标准。高层建筑由于使用的人较多，对灯具使用比较频繁，因此应该考虑安装设计智能照明系统，如自动声控装置、智能亮度调控装置能满足节能的要求，也提高照明的质量。另一方面，照明系统的节能设计工作还要与高层建筑的实际需求相结合。例如，在具有较高的光能的高层建筑位置就可以安装亮度不高、或者是只能调控技术较好的灯具，在高层建筑的周围人员不密集的位置应该设计照明调控方案，满足高层建筑的需要。

2.4高层建筑供配电系统中接地方式与变(配)电位置的选择

安全性是高层建筑供配电系统中选择接地方式最为关键的因素，对于接地电阻的选择要满足国家标准小于4欧姆，在进行安装时需要考虑现场环境的温度高低、湿度适宜、噪音污染、是否有剧烈振动、气体腐蚀等，还需要考虑设备吊装的运输是否方便、是否接近负荷中心、是否接近电源等，配电系统场所的选择选在散热性和通风情况较好的地方，这样有利于提高配电系统的可靠性。

2.5供配电设备的抉择

目前大多数的高层建筑采用的负荷级别都是一二级,并且组成高层建筑的供电源都是2～3个,所以在确定供电源之前,应该了解所要供电总设备的负荷,从而选择负荷级别,用电设备的总电容量和所需供电情况来确定电源的数量和质量。选择电源个数的另一途径是经费,应了解到所用的费用,并计算最小化的花费,既满足用户和设备的用电良好也满足资金最少。在确认负荷时,一般一级负荷适用于高电压和电容量大的设备,电源选择为两个,若用电设备的电容量不大,可以选择低位电源,在设计时应当充分考虑到高层建筑的实际用电情况,在安装一级负荷系统下,还应当安装供紧急时刻启动的备用系统,用做逃生楼梯的照明,防止高层建筑中的用电设备出现用电不足的情况。对于二级负荷的选择,其供电电源的选择可以用作当变压器发生故障时,所提供短暂时期的用电设备,可以在不损失用户经济的情况下帮助高层建筑快速恢复电力系统,所以二级电路中的回路应当有两个,可以有效防止因为局部过热发生火烧的情况,在一些人员密集的高层建筑中应配置紧急逃生所用的专用电源,防止发生险情时因没有备用电源而导致营救失败,给人民和财产造成损失。

2.6变压器的选择

如今，高层建筑采用的变压器基本上都属于小容量装置（不高于1600kVA），这是实际情况和需求所决定的。尽管大容量变压器在效率方面具有更好的表现，不过它涉及的负荷面较宽。所以，在选择变压器数量和容量时，需要结合各方面的因素以及用电需求进行分析。通常情况下，人们会基于空调分组配备变压器装置，从而确保根据空调的运行情况进行变压器投切操作，节省建筑能耗，实现更为可观的经济效益。

结语

综上所述，高层建筑的供配电节能设计是专业化的系统工程，主要的内容涵盖供电系统、照明系统、用电系统和新能源利用系统四个方面。因此，在节能设计的技术要点就应该符合这些内容的要求，其中变压器合理选择、照明系统和电机拖动系统的节能设计是对其节能功能具有关键性影响的技术要点，应该在这三个方面去重点展开节能设计工作。在未来，高层建筑数量还将会进一步增加，社会建设的节能减排、环保等要求也将会逐步提高，建筑设计和电路设计都应该重视节能的设计工作，使中国建筑的节能性能在社会发展中发挥积极的作用。

参考文献

[1]姜莉，苏鹏.浅谈现代化高层建筑供配电技术方案及其可靠性分析[J].科学与信息化，2018年4期.

[2]陈季心，朱峰，崔海涛.高层建筑供配电系统的电气设计分析[J].建筑工程技术与设计，2017年11期.