高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

周慶甲

摘 要：高層建筑是城區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)的核心部分，正確運(yùn)用超高層建筑，可以改善在城市化管理中產(chǎn)生的土地資源不充足問(wèn)題，從而為城區(qū)發(fā)展提供保障。供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要在全面了解建筑構(gòu)架及其作用的前提下，來(lái)規(guī)劃供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以確保設(shè)計(jì)整體的標(biāo)準(zhǔn)性；更要注意在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將“安全施工”的理念充分落實(shí)，以增強(qiáng)超高層建筑的整體質(zhì)量。

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

1 前言

近幾年，城市中的高層建筑的數(shù)量不斷增多，這些高層建筑會(huì)對(duì)人們的生活，以及城市的發(fā)展造成一定程度影響。因此，高層建筑電氣設(shè)計(jì)期間，相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)高層建筑的實(shí)際需求，做好相應(yīng)的分析工作，并且要對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)工作認(rèn)真探討，反復(fù)推敲設(shè)計(jì)方案，確保最終設(shè)計(jì)的合理性。

2 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 安全性要求

在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要在保證電氣設(shè)備本身質(zhì)量合格的前提下，保證建筑物的供配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。在明確高層建筑層數(shù)的前提下，供配電系統(tǒng)區(qū)需要設(shè)定在建筑的中間點(diǎn)，以減少電能輸送時(shí)的電能損耗，也可以在地下相關(guān)層加設(shè)發(fā)電機(jī)。為確保建筑物整體用電的的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，需要將輸出電壓設(shè)定在10kV，再通過(guò)對(duì)降壓變壓器的運(yùn)用，將配電系統(tǒng)控制為低壓。除此之外，在配電系統(tǒng)設(shè)置期間，需要結(jié)合建筑總層數(shù)來(lái)規(guī)劃線路總米數(shù)、線路與發(fā)電距離及其線路型號(hào)。

2.2 節(jié)能性要求

節(jié)能高效工作要求現(xiàn)階段已是各行業(yè)領(lǐng)域的基本工作要求，所以，高層建筑中的供配電系統(tǒng)也需要具備節(jié)能高效的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，建筑物內(nèi)形式上的降低電壓是能夠達(dá)到的，然而要實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能目的，需要運(yùn)用先進(jìn)高效的節(jié)能燈。在空調(diào)風(fēng)機(jī)、水泵等馬達(dá)的設(shè)計(jì)中，可采用我國(guó)主流的變頻控制設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求調(diào)整馬達(dá)用電量，避免傳統(tǒng)馬達(dá)因長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作而產(chǎn)生電量浪費(fèi)的現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3 高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

高層建筑相關(guān)配電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的服務(wù)對(duì)象是建筑內(nèi)部電氣設(shè)備，以及相應(yīng)的使用者。由此可見(jiàn)，供配電系統(tǒng)運(yùn)行情況與建筑電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況相符，才能確保高層建筑工程中整體機(jī)電工程在應(yīng)用過(guò)程中的可靠性、安全性。高層建筑在具體運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)配電系統(tǒng)采用的為單方向流動(dòng)模式，即由電源端向用戶端流動(dòng)的模式，通過(guò)該方式，可以完成對(duì)電能的合理分配，并且能夠做好相應(yīng)的降壓處理，從而使外部電能能夠直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩魬?yīng)用的電能。通常來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員在高層建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合建筑的具體需求，對(duì)高層建筑在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的用電量加以確定，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在確?？梢詽M足建筑在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中用電量的前提下，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

4 高層民用建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 高層建筑電力負(fù)荷計(jì)算

高層建筑的電力負(fù)荷一般可分為空調(diào)（40%～50%），動(dòng)力（20%～25%），電氣照明（30%～35%）等，由于空調(diào)負(fù)荷占比較大，空調(diào)設(shè)備一般都設(shè)置在大樓的地下室，首層或下部，供電變壓器的供電范圍大約為15～20層，可根據(jù)層高在大樓的上下中層設(shè)置電房。

高層建筑的電力負(fù)荷需要通過(guò)計(jì)算才能得到準(zhǔn)確的信息，一般會(huì)采用系數(shù)法和單位指標(biāo)法兩種方法。在進(jìn)行高層建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，是要根據(jù)圖文設(shè)計(jì)階段進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，目前來(lái)說(shuō)比較實(shí)用的方法是單位指標(biāo)法，它是根據(jù)高層建筑中所使用的變壓器，根據(jù)變壓器的變化情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算建筑的負(fù)荷率還有容量，然后可以推算出同類(lèi)建筑物中電負(fù)荷的情況。經(jīng)驗(yàn)不夠以及研究不足帶來(lái)的誤差就可以很完美的避免掉，要想讓高層建筑的用電系統(tǒng)達(dá)到更加安全、合理化，高層的用電指標(biāo)跟用電系數(shù)之間的測(cè)評(píng)是不可缺少也是不可忽視的。

4.2 照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)照明節(jié)能設(shè)計(jì)而言，其主要指的是在確保照明的質(zhì)量前提下，來(lái)對(duì)于照明電路當(dāng)中能量損失實(shí)施一定程度降低，而且能夠有效達(dá)成能量運(yùn)用的最大化目地。通常狀況下，其主要是涵蓋了下面兩類(lèi)：（1）照明措施選?。簯?yīng)對(duì)于自然光進(jìn)行充分運(yùn)用，這是照明能耗得到節(jié)約的關(guān)鍵措施之一，就是電氣設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該盡可能考慮到人工照明以及自然光充分的結(jié)合，進(jìn)而在非常大程度上使照明電能得到節(jié)約；（2）選取合理光源：最根本準(zhǔn)則是應(yīng)當(dāng)依照不一樣場(chǎng)地來(lái)選取不一樣光源。選取適當(dāng)照明措施以及設(shè)備也是一類(lèi)可行節(jié)約電能措施。

4.3 防雷與接地的設(shè)計(jì)

對(duì)于高層民用建筑來(lái)說(shuō)，做好防雷工作對(duì)于確保建筑物的安全有著重要的作用，一方面，要在高層民用建筑的層間設(shè)置一定數(shù)量的避雷帶以及均壓環(huán)。這樣一來(lái)，不僅可以有效地避免直雷擊對(duì)于建筑的危害，同時(shí)還可以避免側(cè)雷擊對(duì)于建筑物的危害。另一方面，要對(duì)高層民用建筑獨(dú)立的避雷針設(shè)計(jì)以及避雷網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作引起重視。對(duì)于防雷等級(jí)為第一類(lèi)的建筑物來(lái)說(shuō)，避雷網(wǎng)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)要大于5m；對(duì)于第二類(lèi)防雷建筑來(lái)說(shuō)，建筑避雷網(wǎng)網(wǎng)格的邊長(zhǎng)要控制在10m左右。對(duì)于電阻的沖擊來(lái)說(shuō)，要確保在10Ω以下。同時(shí)，其還要與民用建筑屋頂?shù)谋芾拙W(wǎng)進(jìn)行連接，確保高層建筑的避雷效果。

4.4 設(shè)計(jì)配電箱

配電箱需要滿足保護(hù)電氣、測(cè)量?jī)x表、開(kāi)關(guān)、其它輔助設(shè)備在實(shí)際組裝過(guò)程中的具體需求，最終構(gòu)成一套完整的低壓配電裝置。該裝置在具體應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)能夠滿足手動(dòng)、自動(dòng)控制需求，如果系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，可以利用裝置切斷電路，該部分在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要滿足以下內(nèi)容：

（1）高層建筑內(nèi)的不同區(qū)域插座在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)回路供電。（2）結(jié)合高層建筑的具體情況，完成空調(diào)回路設(shè)計(jì)。（3）各個(gè)插座回路都要設(shè)計(jì)相應(yīng)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，掛壁空調(diào)插座除外。

此外，在回路分配過(guò)程中，還需要符合以下要求：（1）照明系統(tǒng)、臥室、衛(wèi)生間插座都可以單獨(dú)回路供電。（2）從空調(diào)回路的具體情況來(lái)看，應(yīng)當(dāng)將其分成單獨(dú)客廳柜式空調(diào)回路，另外兩個(gè)空調(diào)插座要作為一個(gè)回路。

4.5 設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)及插座

開(kāi)關(guān)可靠動(dòng)作是電氣系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中安全的保障。因此，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合電器設(shè)計(jì)的具體要求，以及系統(tǒng)安全要求，選擇合理的開(kāi)關(guān)類(lèi)型及相應(yīng)的方式，確保建筑的整體安全需求能夠滿足應(yīng)用需求。

4.6 導(dǎo)線的選擇設(shè)計(jì)

電力線路是配電線路系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其擔(dān)負(fù)著輸電的重要職能，在進(jìn)行該項(xiàng)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的操作規(guī)范，以及系統(tǒng)安全的具體需求，選擇與實(shí)際情況相符的導(dǎo)線，在導(dǎo)線的選擇過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意導(dǎo)線的材質(zhì)、橫截面大小、以及長(zhǎng)度等，并且要做好相應(yīng)布置工作，在節(jié)約導(dǎo)線的基礎(chǔ)上，減少能源傳輸過(guò)程中的能量消耗量，從而滿足在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全方面的具體需求。同時(shí)，導(dǎo)線的選擇過(guò)程中，還要考慮經(jīng)濟(jì)性，在確保導(dǎo)線的性能可以滿足線路的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)濟(jì)性更好的導(dǎo)線。

總之，高層建筑定期設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須要做好相應(yīng)的分析工作，對(duì)采用的設(shè)計(jì)方案要反復(fù)推敲，要確定負(fù)荷量容量計(jì)算是否準(zhǔn)確，供電電源的選擇是否合理等多方面考慮，確保最終設(shè)計(jì)的合理性，促進(jìn)高層建筑供配電行業(yè)的健康發(fā)展。

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