高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計的分析

摘要：隨著人們對建筑業(yè)使用要求的不斷提高，高層建筑的興起也對建筑電氣設(shè)備提出了更高的要求。為了滿足用戶的需求，電氣工程設(shè)計人員應(yīng)首先從基礎(chǔ)出發(fā)，優(yōu)化供配電系統(tǒng)，適應(yīng)越來越復(fù)雜的電氣工程，提高用戶對建筑使用的滿意度。

關(guān)鍵詞：高層建筑;電氣工程;供配電系統(tǒng)設(shè)計;分析

一、概述高層建筑供配電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計內(nèi)容

供配電系統(tǒng)是當(dāng)前高層建筑電氣工程中最基本的組成部分。如果分類標(biāo)準(zhǔn)是以使用效果為依據(jù)的，則可分為區(qū)域變電所和用戶變電所兩部分。主要是控制建筑物內(nèi)的配電和用電。供配電系統(tǒng)的使用和設(shè)計應(yīng)滿足其使用對象和供配電系統(tǒng)的使用要求，其主要對象是用戶和以用戶為基礎(chǔ)的電氣工程，因此供配電系統(tǒng)的總體設(shè)計應(yīng)滿足用戶和電氣的要求工程。這樣可以提高用戶的滿意度，在很大程度上保證電氣工程的安全。高層建筑配電系統(tǒng)的主要應(yīng)用方式是電流從供電端逐步流向用戶端，成為單向的潮流。采用這種方式的主要目的是對電能進行降壓處理和分配。10/0.4kV為高層建筑供配電總設(shè)計電壓等級。設(shè)計人員不能僅僅依靠理論來設(shè)計供配電系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)建筑物的具體用途和特殊需要，科學(xué)確定相關(guān)參數(shù)的取值范圍，綜合考慮設(shè)計方案，最大限度地優(yōu)化設(shè)計方案。

二、高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計原則

在高層建筑中，電能的有效供給和分配依賴于科學(xué)的供配電系統(tǒng)，因此在電氣工程運行中，必須實現(xiàn)系統(tǒng)的合理設(shè)計。根據(jù)高層電氣工程供配電系統(tǒng)的實際運行需要和用戶的實際需要，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

（一）安全性原則。對于各種工程來說，安全原則是必不可少的，特別是在電氣工程中，故障風(fēng)險很大。在運行過程中，設(shè)計者需要從根本上保證供配電系統(tǒng)的運行安全穩(wěn)定，為提高高層建筑的供電效果和安全性打下良好的基礎(chǔ)。此時，供配電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在高層建筑中間，以實現(xiàn)對電壓、電流的有效控制，為完善系統(tǒng)的總體規(guī)劃提供幫助。

（二）節(jié)能性原則。節(jié)能環(huán)保是建筑業(yè)永恒的主題。在高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計中，還必須加強節(jié)能要求的實踐。目前，設(shè)計人員主要依靠降低電壓來實現(xiàn)節(jié)能，但在這一環(huán)節(jié)，也要實現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用的優(yōu)化，從而達到減少電力浪費的目的。例如，在空調(diào)風(fēng)機或水泵電機的設(shè)計中，集成了變頻控制設(shè)計，為節(jié)能降耗提供技術(shù)支持。

（三）經(jīng)濟性原則。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計中，貫徹節(jié)能的原則，能夠有效地提高系統(tǒng)的運行效率，降低能耗，在一定程度上達到提高經(jīng)濟性的目的。然而，在實踐中，這遠遠不夠。只有開發(fā)商和施工單位充分重視系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性要求，才能最大限度地節(jié)約成本，增加收益。在這一環(huán)節(jié)中，要求設(shè)計人員具備專業(yè)素質(zhì)和豐富經(jīng)驗，能夠根據(jù)高層建筑的實際供配電需求，設(shè)計出完全合適的應(yīng)用方案，完成對設(shè)備、材料、人員、技術(shù)和工期的有效篩選和控制，從而使方案的經(jīng)濟性最大化。

三、供配電系統(tǒng)的具體設(shè)置

（一）變壓器的設(shè)計

為了使供配電系統(tǒng)更加安全可靠，需要考慮變壓器的運行情況，并注意變壓器的材質(zhì)類型。低能耗變壓器可以節(jié)約經(jīng)濟成本，降低電能消耗。70%～85%的負荷率是變壓器運行的最佳狀態(tài)。如果變壓器長時間在這個值工作，可以有效地緩解變壓器的工作壓力，提高變壓器的承載能力。它不僅可以穩(wěn)定供配電系統(tǒng)，而且可以實現(xiàn)電力資源的重復(fù)利用，提高能源利用價值。由于高層建筑的運行和使用是周期性的，而且用電量往往是可變的，因此變壓器應(yīng)根據(jù)不同的周期和周期進行定期調(diào)整。例如，白天工作時間的用電量必須大于晚上，夏季和冬季空調(diào)的高利用率一般大于春秋兩季。這種時差要求對變壓器進行調(diào)整，以更有效地節(jié)約高層建筑的電力資源和運行成本。如針對變壓器白天工作負荷大的特點，可采用獨立變壓器作為日間變壓器，以滿足供配電晝夜間隔大的特點，減少電能損耗，減輕變壓器的運行壓力和過載。

（二）高壓配電系統(tǒng)設(shè)置

高壓配電系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)的核心，它可以穩(wěn)定整個高層建筑的電壓。高壓配電系統(tǒng)一般設(shè)計為單母線分段式，這種形式既能保證電路的穩(wěn)定性，又能自動切換，互為備用。

（三）供配電系統(tǒng)配電箱的設(shè)置

供配電系統(tǒng)的配電箱必須將電氣測量設(shè)備和其他輔助設(shè)備一起安裝在封閉或半封閉的金屬柜內(nèi)，并用自動或手動開關(guān)控制回路的通斷，形成完整的低壓配電系統(tǒng)。高層建筑內(nèi)的照明配電箱回路能滿足照明設(shè)備的使用，所有插座應(yīng)具有獨立回路供電的功能。

（四）電氣設(shè)備低壓斷路器的選擇

電氣設(shè)備低壓斷路器的主要功能是作為照明和供電系統(tǒng)對電氣設(shè)備的控制和保護的載體裝置，說明低壓斷路器是整個供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。低壓斷路器的安全保護性能優(yōu)于舊斷路器和熔斷器。低壓斷路器有直流和變換電路。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，低壓電路有兩種：閉合電路和框架電路。在高層建筑中，由于各高層建筑用電的不同，在沒有使用功能的情況下，應(yīng)采用不同的低壓斷路器。為電氣設(shè)備選擇合適的低壓斷路器，可以使高層建筑供配電系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定，對電氣工程的總體設(shè)計起到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的作用。

四、結(jié)束語

傳統(tǒng)的高層建筑設(shè)計是一項艱苦的工作。在設(shè)計過程中，設(shè)計者必須正確地分析和評價項目計劃。為了保證最終設(shè)計的合理性，實現(xiàn)電能分配的良好發(fā)展，必須正確計算用電負荷和用電選擇的合理性。

參考文獻：

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作者簡介：張馨元，華夏外包服務(wù)（遼寧）有限公司。