高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性解析

毛恺

摘 要：本文在研究中以高层建筑电气设计为核心，分析高层建筑电气设计低压供配电系统的特征，明确系统可靠性设计要求，提出可靠性设计路径，保证低压供配电系统的可靠运行，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

关键词：高层建筑；电气设计；低压供配电系统；可靠性

高层建筑由于楼层高，其用电量要远远高于普通建筑物，其电压负荷也会随之增加，再加上高层建筑中的电器数量多，很容易滋生出安全隐患，这就凸显出低压供配电系统可靠运行的重要性，以保证高层建筑电力系统的安全运行。在这样的环境背景下，探究高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性具有非常重要的现实意义。

一、影响高层建筑低压供配电系统可靠性的因素

（一）过载短路问题

在高層建筑电气设计中，站在低压供配电系统可靠性视角上，要加大对过载保护与短路保护的重视力度，保证在配电系统发生故障时，断路器和保护装置及时反应，切断故障电路，进而保证供电线路与供电设备的安全性。

（二）接地质量问题

在高层建筑电气设计中，常常发生低压供配电系统接地形式混乱问题，或是接地管理混乱，再加上接地处理没有充分的重视，接地处理不规范，没有根据相关要求和标准进行操作，很容易发生接地质量问题，降低低压供配电系统的可靠性。

（三）保护装置问题

在数据统计调查中，发现大多数高层建筑低压供配电系统都存在安全保护装置安装设置问题，不能及时检测与控制供配电系统漏电问题，导致触电事故和火灾事故的发生，一旦发生，无论是人员伤亡还是财产损失都十分严重。

（四）漏电保护问题

漏电保护是低压供配电系统的一种保护性措施，可以直接预防或是控制接地事故，若人体接触电流，漏电保护装置可以瞬时跳闸，切断电源，保证人身安全。但就当前而言，在低压供配电系统设计中，无论是漏电保护装置的选择或是使用，都存在一定的问题，降低了漏电保护装置的保护作用，影响低压供配电系统的可靠性。

二、高层建筑电气设计低压供配电系统设计要求

（一）安全性

供配电是高层建筑电气设计中的关键点，直接影响高层建筑的使用性能和质量安全，由于近几年城市快速发展，高层建筑结构趋于多样化，提高了低压供配电系统设计要求。相比于传统建筑而言，高层建筑空间跨度大，尤其是纵向跨度更大，再加上大量配置电梯、空调等用电设备，其安全稳定运行全部依赖于配电系统的电力支持，使得低压配电系统的可靠性直接关系到高层建筑用电安全。

（二）可靠性

在高层建筑电气设计中，低压供配电系统必须具备可靠性，这主要是因为低压供配电系统的可靠性直接关系到高层建筑用电设备运行的安全性，考虑到高层建筑的特征，一旦发生火灾，由于楼宇高、跨度大，不利于火灾救援，只能依靠高层建筑的消防措施和安全通过进行人员疏散，而消防装置必须依赖于供电电源的可靠运行。这就说明若供配电系统可靠性低，一旦出现火灾，淋水系统、消防电梯、报警设备等消防灭火设备无法发挥作用。

（三）持续性

在低压供配电系统运行中，必须具备持续性特征，保证供电的持续性，借助电网提供分别独立的电源，达到一级负荷要求和二级负荷要求，配以柴油发电机组作为备用或者应急电源。

三、高层建筑电气设计低压供配电系统设计

（一）明确系统配置要求

第一，非消防一级负荷供配电要求。基于低压供配电系统可靠性视角，针对关键负荷而言，必须设置双重电源，或是启动备用电源，两个电源相互独立，其中一个电源发生故障后，另一个电源会立即启动，保证高层建筑的正常供电，防止断电事故的发生。第二，非消防二级负荷供配电要求。以回路供电为主，通过同步供电的方式保证电量充足，提高高层建筑低压供配电系统的可靠性。第三，民用高层建筑供电要求。若消防用电负荷为一级，系统主电源与备用电源则独立于回路，实现双电源供电；若消防用电负荷为二级，则由主电源、变电源进行双回路电源供电。

（二）优化干线配置方案

在低压供配电系统干线配置中，有三种配置方式，一是电源、变压器进行分段低压单母线，安装应急备用电源，符合消防负荷或是非消防负荷要求。这种干线配置方案一般应用在普通高层住宅建筑中，满足规范化设计要求，但所需应急电源容量大，会提高投入成本。二是独立两路电源、变压器分别运行和使用，实现低压单母线分段，安装应急备用电源。这种干线配置方案供配电可靠性高，可以应用在大负荷高层建筑中。三是电源、变压器进行低压母线分段，利用电源线低压引出两个回路电源，使用到两个低压分母线段中。

（三）加强主接线设计

在高层建筑电气设计中，低压供配电系统直接面向控制终端，设备类型较多，分散分布在各个区域中，再加上现场条件复杂，在长时间操作频繁的情况下，会受谐波干扰而发生安全隐患。对此，在系统可靠性视角下，以系统集成方式为主进行主接线设计，不仅提高供配电系统的可靠性，还降低了投入成本和运行维护成本。在实际设计中，选择380/220V交流电，以放射式、树干式结合的供电结构为主，其中重要负荷和集中负荷必须选择放射式供电，而一般负荷则选择放射式负荷和树干式负荷结合供电的形式，保证供配电系统的安全性和可靠性。

（四）提高备用电源质量

为了保证低压供配电系统的可靠性，控制区域性停电干扰，要合理设置备用电源，并提高备用电源质量，站在安全性角度上，备用电源必须满足以下要求：第一，在单台机组运行中，机组额定容量要低于1500kVA；第二，备用电源可以在断电后0s-10s内启动，以控制停电损失；第三，发电机组达到额定转速后，遵循从大至小的原则分批投入，以降低低压母线启动压力。

四、结语

综上所述，在高层建筑电气设计中，要对低压供配电系统的可靠性进行深入分析，了解影响低压供配电系统可靠性的因素，提出系统可靠性设计方案，规避各种安全隐患问题，提高低压供配电系统运行的可靠性和安全性。

参考文献：

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