摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力消耗也隨之迅猛增長(zhǎng)。建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響整個(gè)建筑使用壽命及安全。本文對(duì)目前我國(guó)高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并根據(jù)高層建筑的特點(diǎn)，著力構(gòu)建安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的供配電系統(tǒng)，以確保高層建筑電力運(yùn)行暢通無(wú)阻。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑;供配電系統(tǒng);電源電壓;用電負(fù)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

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU976+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力消耗也隨之迅猛增長(zhǎng)。建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響整個(gè)建筑使用壽命及安全。目前，相當(dāng)一部分高層建筑均集辦公、娛樂(lè)、商業(yè)等功能于一身，具有多元化功能，與之相配套的消防、空調(diào)、給排水等專(zhuān)業(yè)設(shè)施種類(lèi)繁多，因此在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從電力本身性質(zhì)、規(guī)模入手，明確建筑相關(guān)電力負(fù)荷等級(jí)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓╇娋W(wǎng)的實(shí)際情況，來(lái)最終確定該高層建筑電壓等級(jí)、電源回路數(shù)，選取采用專(zhuān)線(xiàn)電源還是公用電源，以及是否設(shè)置自備電源等問(wèn)題。對(duì)于高層建筑本身而言，供配電系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)一樣是整座建筑的血液和命脈，任何的疏忽和紕漏，都會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。

　　一、 負(fù)荷等級(jí)的確定和各級(jí)負(fù)荷容量的計(jì)算。

　　負(fù)荷等級(jí)應(yīng)按國(guó)家相關(guān)規(guī)范來(lái)確定。通常，高層建筑負(fù)荷等級(jí)可按以下標(biāo)準(zhǔn)予以確定：一級(jí)負(fù)荷：其中包括疏散樓梯、消防電梯前室及地下室的應(yīng)急照明、消防水泵、排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯等;

　　二級(jí)負(fù)荷：包括部分客梯電力、生活泵電力;

　　三級(jí)負(fù)荷：包括一、二級(jí)負(fù)荷以外的其他用電負(fù)荷。

　　根據(jù)負(fù)荷用途的不同，將用電負(fù)荷劃分為商業(yè)用電和住宅用電，由于商業(yè)用電與住宅用電的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不同，一般分別設(shè)置商業(yè)變配電房與住宅變配電房，確定建筑總用電計(jì)算負(fù)荷的方法主要有負(fù)荷密度法、單位容量法和需用系數(shù)法，通常習(xí)慣使用負(fù)荷密度法和單位容量法對(duì)高層建筑用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

　　對(duì)于普通商鋪的負(fù)荷計(jì)算，經(jīng)常使用負(fù)荷密度法，即采用單位面積的用電負(fù)荷容量(取整)作為單間商鋪的預(yù)留負(fù)荷，并由此與其他商業(yè)負(fù)荷通過(guò)計(jì)算，得到總的商業(yè)用電負(fù)荷。商鋪負(fù)荷密度的取值會(huì)因?yàn)樯啼伒慕?jīng)營(yíng)特點(diǎn)及所處的地區(qū)而有所不同，有的地區(qū)普通商鋪一般按100～150W/m2計(jì)算，如商鋪的負(fù)荷可以確定，則應(yīng)按實(shí)際負(fù)荷計(jì)算，各類(lèi)設(shè)備負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)見(jiàn)技術(shù)手冊(cè)的相關(guān)章節(jié)，對(duì)于住宅的負(fù)荷計(jì)算，一般使用單位容量法也稱(chēng)單位指標(biāo)法，即根據(jù)商住樓的住戶(hù)數(shù)來(lái)確定容量的計(jì)算方法。

　　住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)與配電時(shí)所連接的基本戶(hù)數(shù)有關(guān)，住宅戶(hù)數(shù)越大，需要系數(shù)越小,在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，住宅用電負(fù)荷在總用電負(fù)荷中所占的比例一般較大，住宅計(jì)算負(fù)荷的大小直接關(guān)系到項(xiàng)目用電規(guī)劃及變壓器等設(shè)備的選型，因而需要系數(shù)的選取就顯得尤為重要。住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)的選取可參見(jiàn)技術(shù)手冊(cè)的相關(guān)章節(jié)，同時(shí)應(yīng)該細(xì)致地分析當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)所提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)工程實(shí)際情況，做出合理、經(jīng)濟(jì)的選擇。若進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，沒(méi)有充分考慮用電負(fù)荷的特點(diǎn)，需要系數(shù)選取過(guò)大，造成變壓器容量選型過(guò)大，投資增加，資源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性差;需要系數(shù)選取過(guò)小，又造成變壓器容量選型過(guò)小，用電高峰時(shí)，變壓器負(fù)載率過(guò)高，既降低了配電系統(tǒng)的安全性，又縮短了設(shè)備的使用壽命。

　　二、 供電電源及電壓。

　　供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證供電系統(tǒng)的合理性，要求根據(jù)負(fù)荷等級(jí)采取相應(yīng)的供電措施.各級(jí)負(fù)荷的供電電源應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

　　對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有特別重要負(fù)荷，且一級(jí)負(fù)荷容量較小，因此采用兩路市政電源供電或一路市政電源加應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電均可滿(mǎn)足要求，后者在工程應(yīng)用中較為常見(jiàn)。供電電源采用一路獨(dú)立的l0kV高壓電源，由市政區(qū)域變配電站引入至小區(qū)首層開(kāi)關(guān)房.低壓配電電壓采用380∕220V。設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)，以確保消防設(shè)備用電。當(dāng)投資方對(duì)某些用電負(fù)荷有特殊的供電要求時(shí)，也可由柴油發(fā)電機(jī)組提供保障。

　　三、變配電所的布置。

　　影響變配電所的布局因素有很多，一般應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量、負(fù)荷分布以及建筑物功能分區(qū)的實(shí)際情況來(lái)確定變配電所的位置以及數(shù)量。變壓器容量應(yīng)根據(jù)計(jì)算容量選擇，變壓器的負(fù)荷率一般取70%～85%。低壓線(xiàn)路的供電半徑一般不宜超過(guò)200m，當(dāng)供電容量超過(guò)500kW，供電距離超過(guò) 200m時(shí)，宜考慮增設(shè)變配電所。在條件許可的情況下，變配電所的位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，從而簡(jiǎn)化了配電系統(tǒng)，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，同時(shí)也減少了線(xiàn)纜的使用量，降低因線(xiàn)路造成的電能損耗.由于首層空間的商業(yè)價(jià)值比較高，一般高層建筑的變配電所設(shè)于負(fù)一層，便于通過(guò)地下停車(chē)庫(kù)的車(chē)道運(yùn)輸變配電設(shè)備。

　　四、高低壓供電系統(tǒng)結(jié)線(xiàn)型式及運(yùn)行方式。

　　對(duì)于高層建筑，其高低壓供電系統(tǒng)結(jié)線(xiàn)型式及運(yùn)行方式一般做如下設(shè)計(jì)：高壓系統(tǒng)采用一路l0kV高壓進(jìn)線(xiàn)，結(jié)線(xiàn)型式采用單母線(xiàn)運(yùn)行方式;變壓器低壓側(cè)采用單母線(xiàn)分段結(jié)線(xiàn)型式，每臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)接一段母線(xiàn)，母線(xiàn)段之間采用母聯(lián)開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)，正常情況下各段母線(xiàn)分列單獨(dú)運(yùn)行，母聯(lián)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)手動(dòng)合上，由同組的另一臺(tái)變壓器保證部分重要負(fù)荷的供電，當(dāng)故障的變壓器恢復(fù)供電后，母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)打開(kāi)，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。母聯(lián)開(kāi)關(guān)與進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)應(yīng)具有電氣聯(lián)鎖功能并加機(jī)械聯(lián)鎖，以防止電源倒送。變壓器低壓側(cè)設(shè)置應(yīng)急母線(xiàn)段，由正常電源與備用柴油發(fā)電機(jī)電源經(jīng)雙電源切換開(kāi)關(guān)向該母線(xiàn)段供電，以保證應(yīng)急情況下一級(jí)負(fù)荷的供電，雙電源切換開(kāi)關(guān)設(shè)有電氣和機(jī)械聯(lián)鎖，防止發(fā)生向市電反供，消防負(fù)荷均采用雙回路供電，在末端配電箱切換。

　　五、電能計(jì)量裝置。

　　商業(yè)用電采用高壓計(jì)量，居民用電采用低壓計(jì)量到戶(hù)。商業(yè)高壓10kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)裝設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，安裝有功電度表、無(wú)功電度表;變壓器低壓側(cè)不同用戶(hù)的供電回路分別裝設(shè)有功電度表，監(jiān)視儀表根據(jù)供電部門(mén)及建設(shè)方要求設(shè)置。為了方便管理，一般商鋪分戶(hù)電表集中設(shè)于每層電表間或配電間，住宅用戶(hù)采用一戶(hù)一表，九層以下(包括九層)的住宅樓，電表箱可集中設(shè)于首層電表間內(nèi);九層以上的住宅樓，電表箱分設(shè)于每層的電井內(nèi)，為方便管理可設(shè)置遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，梯燈及電梯用電單獨(dú)計(jì)量，由住戶(hù)分?jǐn)偂?/p>

　　六、備用電源和應(yīng)急電源。

　　自備柴油發(fā)電機(jī)組的容量按照需供電的最大穩(wěn)定負(fù)荷，計(jì)算時(shí)分別考慮消防情況和非消防情況下必須保證的電源容量，取其較大者。

　　當(dāng)市電中斷時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)立即啟動(dòng)，并在15s 內(nèi)投入正常帶負(fù)荷運(yùn)行;當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)，機(jī)組自動(dòng)退出工作并延時(shí)停機(jī)。

　　七、配電系統(tǒng)設(shè)置。

　　供電電壓為380∕220V，一般接地采用TN—S系統(tǒng)，當(dāng)某樓為獨(dú)立建筑物，電源由其他建筑物引來(lái)時(shí)，接地適合采用TN—C—S系統(tǒng)。

　　低壓配電采用樹(shù)干式和放射式混合配電，地下室負(fù)荷較大，從低壓配電房采用放射式配電，從低壓配電房到地上各層配電箱采用樹(shù)干式配電，從層間配電箱至負(fù)荷采用放射式配電;大容量干線(xiàn)采用封閉式母線(xiàn)槽，小容量干線(xiàn)采用銅芯塑料電纜;垂直部分沿電纜井敷設(shè)，水平部分采用金屬橋架或金屬線(xiàn)槽敷設(shè)，支干線(xiàn)及支線(xiàn)采用阻燃或難燃塑料絕緣導(dǎo)線(xiàn)，放射式采用阻燃或難燃銅芯電纜。

　　一般動(dòng)力、照明由低壓配電柜正常電源母線(xiàn)段供電，火災(zāi)應(yīng)急照明、消防電梯、 消防水泵、防排煙風(fēng)機(jī)及消防中心等一級(jí)負(fù)荷采用雙回路供電，并在線(xiàn)路末端配電箱處自動(dòng)切換，一回路引自應(yīng)急電源母線(xiàn)段，另一回路引自正常電源母線(xiàn)段，雙回路電源切換柜為自投自復(fù)，設(shè)電氣和機(jī)械聯(lián)鎖。

　　配電柜是電力負(fù)荷的現(xiàn)場(chǎng)直接控制器。要使電氣工程中的動(dòng)力、照明負(fù)荷能IF常工作，配電箱內(nèi)元器件的工作性能至關(guān)重要。工程中配電柜元器件型號(hào)復(fù)雜、數(shù)量多，部分配電箱包含樓宇、消防等弱電專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，電氣系統(tǒng)涉及各個(gè)專(zhuān)業(yè)且各個(gè)專(zhuān)業(yè)又有自己的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中受各專(zhuān)業(yè)干擾的情況較多，造成設(shè)計(jì)修改增加，配電柜內(nèi)的設(shè)備和回路修改多。電氣設(shè)備的上下級(jí)容量配合相當(dāng)嚴(yán)格，若不符合技術(shù)要求，將會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、供電可靠性差，埋下事故的隱患。

　　總之，在對(duì)高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其負(fù)荷容量計(jì)算是否準(zhǔn)確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行是否能保持穩(wěn)定、安全等方面，將決定其最終成果的優(yōu)劣。

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