浅析高层建筑电气低压配电设计

孟庆新

摘 要： 社会进步带动了国家建筑行业的快速发展，当下国家高层建筑的数量和规模不断增大，对应电力需求增加，为此必须加强低压配电设计的有效分析和合理控制，保证电力建设的有序性。本文针对高层建筑中电气低压配电设计现状进行了分析，详细探讨了高层建筑电气低压配电设计内容，旨在为实践操作提供一定的借鉴价值。

关键词： 高层建筑；电气低压配电；设计

1.高层建筑电气中低压配电设计现状

1.1用电设备多

高层建筑楼层较多，并且智能化程度高、结构功能复杂、电气用电设备多、建筑面积广，这对于建筑电气低压配电设计提出了更高的要求，我国对于高层建筑电气中的低压配电设计有着明确规定，相关人员必须严格遵循标准的设计要求。目前，高层建筑往往兼具商业和生活两种功能，这对相关配套设施提出了更高的要求，例如供水系统、供暖系统、通风系统、配电系统、消防系统等等。而这些配套设施大多涉及用电问题，因而在高层建筑中用电设备数量大、类型多，并对输配电有这不同的需求，这加大了低压配电设计的难度。

1.2用电量大

由于高层建筑用电设备数量多，加之用户基数大，因而在用电量方面远超其他类型建筑。其中如二次供水设备、电梯、家电等都属于长期需要供电的设备，这使得高层建筑的用电需求大，用电负荷也相应增高，这对高层建筑低压配电设计的可靠性与安全性提出了更高的要求。

1.3供电要求高

对于商住两用的高层建筑而言，供电系统不仅需要满足商业用电，同时还需要满足生活用电，这就要求供电系统必须具备良好的性能。同时高层配电系统还必须保证在供电系统发生故障时，能够通过备用供电设备满足应急用电需求。

1.4系统复杂性高

高层建筑配电系统的设计不仅要求实用性，还必须充分考虑与其他系统之间的联系。为保证供电的可靠性及稳定性，高层建筑通常会采用分段式供电的方法，这使得电路设计十分的繁复。

2.高层建筑电气中的低压配电设计内容

2.1 确定负荷等级，计算负荷容量

按照高层建筑电气系统设计的相关规定，确定低压配电的负荷等级，根据相关规定，一类高层建筑低压配电系统的一级负荷包括疏散走道、疏散楼梯和消防电梯中的应急照明灯、消防风机房和泵房的备用照明、消防风机、消防水泵、电梯等； 二级负荷包括生活泵电力等； 三级负荷是指除了一级负荷和二级负荷以外的电负荷； 二类高层建筑低压配电系统的二级负荷包括疏散走道、疏散楼梯和消防电梯中的应急照明灯、消防风机房和泵房的备用照明、消防风机、消防水泵、电梯、生活泵电力等； 三级负荷是指除了二级负荷以外的用电负荷。不同的负荷等级，其应用范围也是不同的，一般情况下可将电力负荷分为商业用电和居民用电。由于商业用电和居民用电采用的是不同的计算方法，因此高层建筑电气中的低压配电系统应商业变电配置室和居民变电配置独立、分别设置。高层建筑居民用电主要包括动力、照明等生活方面的用电，由居民变电系统提供稳定电力。高层建筑商业用电主要包括地下室照明、商业照明、电梯、售楼中心等，由商业变电系统进行供电。设计人员在计算高层建筑电力负荷时，可采用负荷密度法和单位容量法。

2.2供配电电压设计

高层建筑电气中供配电电压设计，为了确保供电系统的稳定、可靠运行，相关设计人员应严格按照高层建筑电气系统设计要求进行设计。一般情况，高层建筑工程有严格的电力负荷要求，普通的一級电力负荷容量比较小，在选择供配电电压时，结合高层建筑电气系统的设计要求和实际电力负荷需求，选择一路或者两路市政电源或者发电机组作为整个高层建筑低压配电系统的电源，满足建筑用户的用电需求，通常采用10kV 高压电源和380 /220V 低压配电电压。

2.3合理布局变电所

结合高层建筑电气系统的负荷容量大小和电力负荷分布情况，确定变电所的配置数量和具体位置，尽量选择负荷率在70% ～ 85% 之间的变压器，低压线路供电半径应控制在200m 范围内，如果高层建筑的低压配电电容量大于400kW，供配电线路距离应大于250m，并且可结合高层建筑的实际要求，适当增加变配电设备。在高层的商业建筑中，地上三层的商业楼层具有较高的商业价值，因此可将商业变电配置所设置在高层建筑的负一楼（ 非最底层） ，便于从地下车道运输相关变电设备，然后进行安装。

2.4高低电压运行和结线方式

高层建筑电气系统中的高低电压运行和结线方式都应按照严格的设计路线要求进行。首先，电气系统高压线采用单母线运行的结线方式和10kV 进线，变压器低压侧应用分段、独立的单母线结线运行方式，每结一段单母线对应一台变压器，各段母线之间采用母联开关进行联结和操控。电气系统在正常运行条件下，低压配电系统每段母线都独立运行，如果某一台变压器发生运行故障，工作人员可采用手动方式，将该段母线的母联开关关闭，由同一组另一台变压器进行正常供电。在高层建筑电气系统运行过程，一旦变压器恢复正常，低压配电母线中的母联开关自动开启，恢复正常的运行模式。其次，在电气系统变压器低压侧设计应急母线，利用正常的柴油发电机电源供给和电源用电为整个低压配电系统的应急母线提供电量，确保高层建筑应急状态下低压配电的下一级电力负荷量，母线中的双向开关不包含电气设备和机械连锁，可有效预防向市政供电网中反向供电，并且系统采用双重电源或者双回路供电方式为消防设施实现负荷用电，应急设备在变配电系统末端配电箱可相互切换。

2.5接地保护

为了提高高层建筑电气系统的安全性，应做好低压配电设计的接地保护，可采用TN、TT、IT 等保护模式，TN 接地保护模式主要是由于系统发生故障或者金属性短路，产生过大的电流，从而形成TN 保护机制； TT 接地保护模式是对外露导电线路进行电气保护，将低压配电系统的故障回路及时切断，达到电气保护目的。IT 系统和TT 系统接地保护原理基本一致，其主要是设置在高层建筑周围电网的外露区域，接地保护时，若电网外露导电故障电压在低压配电系统的标准下，无法对供电系统进行保护性切断。结合高层建筑电气中的低压配电系统要求，采用合适的接地保护模式。另外，高层建筑电气中的低压配电设计应选择合适的漏电断路器，考虑到低压配电系统的电流大小，多大的电流漏电断路器才会开启保护机制，一方面，高层建筑低压配电系统末端采用的漏电断路器抗电击性能应符合相关安全标注要求； 另一方面，漏电断路器额定动作电流应大于配电系统正常运行状态下的漏电电流，在低压配电系统的各个分支和末端线路上设置漏电断路器，提高高层建筑电气系统的安全性。

结语：高层建筑电气中低压配电设计，应根据高层建筑物的整个电气系统的特点，严格遵循安全、节能、高效以及最优四项设计原则，在设计方案中注意负荷等级、供电方案、线路、设备安装以及接地保护等方面的设计要点。同时，高层建筑电气中低压配电设计还需要与时俱进，顺应社会和科技的发展要求，不断改进和创新设计理念、设计方法，这样才能够真正确保我国高层建筑的电气系统运行效率和安全。

参考文献

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