简谈高层建筑高层建筑供配电系统设计

摘 要：如何在高层住宅楼中解决好电气设计中存在的相关问题，是确保高层住宅楼的建设质量和满足住宅户对生活必备建筑设施需求的要求，本文根据高层建筑特点对其供电系统设计的主要方面进行阐述，为高层建筑的电气设计提供了理论基础。
关键词：高层建筑；配电系统；设计


引言：
随着社会的发展，城市现代化进程的推进速度越来越快，高层建筑在我国各城市特别是大城市得到迅速发展，但它给人们特别是设计人员带来了许多问题，如供配电设计，其与一般低层建筑的供配电设计有着很大的不同，因此，设计人员必须根据高层建筑的特点并结合当地供电系统的实际情况为其构建安全可靠、技术先进、经济合理的供配电系统，这将对高层建筑的可靠运行是很有必要的。

1.供电系统设计

1.1 负荷等级

高层建筑供电负荷大, 因而须对各种用电负荷进行限制分级,该保的一定要保该停的则停,区别对待,这样既做到供电合理又不造成用电浪费增加成本。 对高层建筑的负荷分级准则,一要看建筑物类别,二要看用电负荷性质来区别对待

一、二级负荷用电问题。 高层建筑的负荷分级：

1.1一类高层建筑中的消防用电应按一级负荷要求供电。

1.2二类高层建筑中的消防用电应按二级负荷要求供电。

1.3超高层建筑中的消防用电应按一级负荷中特别重要负荷要求供电。

当主体建筑中有一级负荷中特别重要负荷时， 直接影响其运行的空调用电应为一级负荷；当主体建筑中有大量一级负荷时，直接影响其运行的空调用电应为二级负荷。

1.2供电负荷的计算

为了确定对住宅建筑等设施的供电等级和供电方式,以及如何选择供电设备,计算用电负荷是非常重要的。我国因为地大物博,南北温差较大,按照统一的标准来计算用电负荷是不符合实际情况的, 住户的平均负荷以及同时需要的系数选取也存在成倍的差距。几年来随着我国的经济建设高速发展,百姓的生活水平也不断提高,越来越多的高能耗电器走进千家万户,对电量的需求也不断上涨。例如,空调,微波炉,电热水器等,一些家庭甚至安装多部空调、冰箱,用电需求呈现出迅猛的增长态势。根据这些情况,针对住宅建筑的楼层高低和建筑面积来制定衡量标准计算负荷是非常重要的。

1.3变配电所的布置

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，与相关专业协调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。只要条件许可，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

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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。

1.4变压器的选择

现在高层建筑中使用大容量变压器 (单机容量超过 1600KVA) 已非少见,相对而言,大容量变压器效率较高,但投入时涉及的负荷面一也宽, 因此,科学地综合各种因素,再根据各相关专业的用电要求,适当的确定变压器单机容量及其台数是很有必要的。一般说来,根据空调设备的分组来设置专用的变压器是比较合适的,这样就可随着空调机组的投切来投切相应的变压器,从而取得良好的经济效益。

1.5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。

1.6 电能计量装置

居民用电采用低压计量到户。为了方便管理，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。

1.7 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。

2.高层建筑配电系统设计

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。

3.建筑的保护接地系统、等电位联结、接地保护的设计

3.1高层建筑若是城市公用变压器供电，低压配电系统保护接地形式应采用 TT 接地系统，且设专用保护线。若是住宅小区或单位内变压器停薪留职电，低压配电系统保护接地形式应采用 TN-S 形式。
3.2等电位联结是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。等电位联结的作用，在于降低接触电压，以保障人员安全。按GB50054-2010《低压配电设计规范》规定，采用接地故障保护时，在建筑物内应作总等电位联结。而当电气装置或其某一部分的接地故障保护不能满足规定要求时，尚应在局部范围内做局部等电位联结。因此高层建筑住宅中的浴室、卫生间、厨房等应做局部等电位联结。

3.3接地保护

利用基础地梁作为接地装置建筑物地基的形式可分为无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形、箱形基础、桩基础以及复合地基。按 GB50057- 94 第 31214 条、第 31315 条、第31413 条、第 41413 条规定，接地装置应在地面 50cm 以下，第41315 条还规定:防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于 3m，当小于 3m时水平接地体局部埋深不应小于 1m或采取绝缘保护措施。建筑物基础埋深通常由基础自身高度、地面下预埋管线高度及防冻防腐蚀深度等因素决定，一般均大于015m。在一些砌体结构中，由于墙下条形基础建筑防水要求，基础圈梁通常设置于标高- 0106m 处，以代替防潮层，因此不能作为接地置。而柱下条形基础及筏形、箱形基础在基础底面设有肋梁，柱下独立基础及各种类型的桩基础均设有基础拉梁或承台梁，以上都可满足作为基础接地体装置的要求。
4.结语
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：
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