高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析蔡有社

高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析蔡有社

蔡有社

（江西省煤矿设计院江西省330029）

摘要：众所周知，高层建筑的低压供配电工作是一项系统性和复杂性较高的工作，其与人民的工作生活有密切的关系，且会影响居民生命财产的安全。因此，优化高层建筑电气设计低压供配电系统，实现安全、可靠、节能用电已成为时代所趋。基于此，本文则主要针对高层建筑电气设计中低压配电系统可靠性的相关问题进行简单的探讨，以供参考。

关键词：高层建筑；电气设计；低压供配电系统；可靠性

引言

高层建筑具有楼层较高、用电量较大的特征，相比于普通的建筑物，其相对电压的负荷也会有所增加。同时，高层建筑中各种类型的电器数量也较多，这大大增加了安全隐患的发生。在此情况下，可靠的供配电系统就显得尤为重要，进而确保高层建筑中电力系统的正常运行。基于此，必须对高层建筑电气设计中的低压供配电系统的可靠性进行深入的研究。

1高层建筑低压供配电系统的设计原则

1.1供电安全性原则

供电线路的布线控制以建筑物的性质、要求，用电设备的分布和环境因素为依据，在绿色、安全的设计原则下，高层建筑群落的低压供配电设计中的低压配电方式大部分为分区树干式配电。安装在干线首端的短路保护装置的分支线长度即为安全长度的确定值，这也是值得设计人员考虑的问题。

1.2供配电系统的可靠性原则

一级负荷是电气负荷中的重要部分，高层建筑的消防系统、火灾自动报警系统、应急照明以及自动灭火系统等消防电路均为一级负荷，针对一级负荷的电器设备，除了要配备两个必要的电源外，还需另外设置应急电源，例如EPS和柴油发电机组是高层建筑电气体系中最常见的应急电源，可保证在特殊情况下维持一级负荷电器设备的正常供电。值得注意的是，在应急电源中禁止介入其他电器负荷。

1.3优化原则

所谓优化原则是指高层建筑的供配电系统的布局需符合建筑的功能与结构，在设计过程中可考虑使用绿色材料替代传统高能耗材料，或充分利用地热、光伏等自然能源。在低压供配电系统的整体结构设计上应以稳定性与安全性为出发点，在满足建筑整体的用电需求上预留出备用电量，更好的应对电气系统意外情况。此外，为了保证高层建筑电气系统中各个用电设备的安全性，还应预留出一定的线路空间，保持设备之间的安全距离，提高线路的绝缘性，若有必要，可在线路中设置防雷和防静电器件。

2高层建筑低压电源配置

2.1配置要求

对于高层建筑电气设计中低压电源的配置要求包括两个方面：1）非消防I、II级负荷供配电要求。为了确保供电的可靠性，非消防I级负荷应该由双电源进供电，如此可保证一个电源出现故障，仍可正常供电，不会引起断电事故的发生。而对于特别重要的负荷，应配置双重电源和备用电源。对于非消防II级负荷而言，则可采取回路进行同时供电，保证充足电量；2）民用建筑的供电要求。当消防用电负荷是I级时，系统主电源和备用电源应独立于专用回路的双电源进行供电；当消防负荷在II级时，系统主要电源和变电系统应该采用双回路电源来供电。当消防用电设备需要双重电源时，可把任何一个回路设置成主电源；当出现异常断电时，可确保另一个电源自动进入供电状态。对于高层住宅的消防配电系统应该设置在建筑物电源线处或配变电处。

2.2干线配置

高层住宅干线配置主要有三种方案：（1）应用一路电源和一台变压器，把低压单母线分段。需设置应急备用电源，其需要有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求。该种方案在一般性的高层建筑住宅较为适用，超大负荷的住宅不太适用。该方案满足了规范化设计的要求，但应急电源容量较大，投入相对较高；（2）独立两路电源和两台变压器，分列运行，将低压单母线进行分段，设置应急电源备用。该种方式可有效确保供配电的可靠性，适应高层建筑，尤其是负荷较大的高层建筑；（3）应用一路电源和一台变压器，采取低压母线分段，并通过电源线压侧引出两个回路电源，分别应用到不同的低压分母线段之中。设置应急电源，以满足消防负荷用电。

3高层建筑低压供配电系统的可靠性分析

3.1供配电系统主接线可靠性分析

在电力系统运行中，低压供配电系统的主线具有关键性作用，系统主线设备较多，且其在电力系统中的分分部也较为广泛，复杂的现场条件使系统本身与设备操作频繁，在运行中出现故障之后，往往会对整体系统带来影响。因此，在高层建筑低压供配电系统中，应当采取系统集成的方式，以此来尽量减少投资运行的总花费。此外，为了确保系统主接线的安全可靠性，在进行低压供配电设计时，可以采取有效结合380/220V的交流放射式及树干式的形式进行。高层建筑树干式供配电形式如图1所示。并且还要具体到细部，对于普通照明与一般性负荷，应当尽可能采用放射式与树干式结合的供电方式，集中性的负荷供电则选用放射性供电单一模式。

图1高层建筑树干式供配电形式

3.2备用电源可靠性

在进行高层建筑备用供电系统设计时，通常采取采油发电机组，而为了提升供配电系统的可靠性，需要满足以下要求：①当采取单台机组时，额定容量不得超过1500kVA。②作为大型商业高层建筑的应急电源，当供电系统中断之后，应在0~10s内将备用电源投入正常运转，以此来减小经济损失。③当发电机组达到额定转速时，应分批投入负荷，并遵循先大容量后小容量的原则进行，同时还要错开投入时间，进而减小低压母线的起动压降。④当电网正常恢复供电时，要延时30~60s自动恢复供电，然后再延时几分钟停止运转采油发电机组。

3.3供配电设备可靠性

先进的供配电设备直接影响到低压供配电系统的可靠性，因此在高层建筑电气设计时需选择性能良好的供配电设备，例如继电保护设备和变压器等设备，其自动化程度较高，具备自动分合闸、错相保护等功能，能有效提升电气系统运行的可靠性。以箱型干式变压器为例，其绝缘材料均为难燃或具备阻燃性的材料，即使是出现雷害或火灾也能保证变压器的稳定，减少灾害损失，且干式变压器防污、防潮性能良好，在恶劣环境下仍可运行，可保证电气系统的安全。

4结语

综上所述，低压配电系统对于高层建筑电气设计的重要性不言而喻，任何设计过程中的违反规范行为和设计疏漏都可能在建筑将来的使用过程中造成火灾事故，由此，值得我们重视低压配电系统的设计和安装工作，做好安全防护措施，特别是接地设置。低压配电系统设计任重道远，必须要综合各类影响因素进行综合全面的考虑，从而做好规避危险事故的措施，做好最佳的预防措施。

参考文献：

[1]张振军，李武宁，申耀克.建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].科技与企业，2014（05）.

[2]沈天杭.关于建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].中华民居，2014（06）.

[3]肖惠文.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].中小企业管理与科技2015（06）.

作者简介：

蔡有社（1985.10），男，安徽省淮南人，安徽理工大学硕士，电气工程师，单位：江西省煤矿设计院，研究方向：电气工程供配电。