高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計獲獎科研報告

高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計獲獎科研報告【摘要】近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，為滿足城市居民的需求，涌現(xiàn)出大量高層和超高層建筑。同時，科技社會的發(fā)展，讓人們對超高建筑有了新的需求。除了良好的建筑質(zhì)量以外，還要求具有較高的舒適度、良好的智能性等。因此，要求我們在對高層建筑電氣工程的建設(shè)中把握消費者的使用需求，在滿足人們舒服、智能化住宅需求的基礎(chǔ)上，發(fā)揮好電氣工程功能的優(yōu)勢。

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

引言

滿足城市化進程不斷推進的要求，我國建筑正向著高層化和超高層化的方向發(fā)展，雖然高層建筑能夠解決城市用電緊張、人口劇增的要求，但也存在著安全、交通、環(huán)境、能源消耗等多種難以有效解決的問題，建筑工程高度越大，則安全性、耐久性、舒適性方面存在的問題就越多，尤其是供配電系統(tǒng)，幾乎涉及高層建筑每個角落，對設(shè)計質(zhì)量有極高的要求，任何一個環(huán)節(jié)控制不當，都會影響高層建筑使用性能，甚至引發(fā)安全事故?；诖?，開展高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計分析研究尤為必要。

1供配電系統(tǒng)的含義分析

眾所周知，在高層建筑當中有著多種多樣的電氣設(shè)施，例如：給排水設(shè)施、防排煙設(shè)施、其他消防設(shè)施等等。另外，高層建筑的使用功能之間存在著極大的差異，所以電功率也會有很大的不同，總體來說，高層建筑當中所需要的功率極高極大。另外，高層建筑當中的應(yīng)急用電都需要獨立的電源，所以供配電系統(tǒng)的運行應(yīng)該與電力系統(tǒng)的總體要求相符合、相一致，只有這樣，才能確保高層建筑電氣工程在使用過程當中的穩(wěn)定性與安全性。

2高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計

2.1低壓配電系統(tǒng)接地安全保護

在任何配電系統(tǒng)中，人身安全的防護永遠處于第一位，因此在高層建筑低壓配電系統(tǒng)設(shè)計中，為了保護建筑物內(nèi)的居民人身安全和配電作業(yè)人員安全，需要在設(shè)計時選擇可靠的配電系統(tǒng)接地保護方式。在設(shè)有變電所的高層建筑內(nèi)，接地系統(tǒng)優(yōu)先選用TN-S系統(tǒng)。由于高層建筑樓層高，人員數(shù)量多，所以發(fā)生安全問題時需要爭取更多的疏散時間。在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，接地保護能夠迅速切斷故障位置的供電，保護設(shè)備和人員不受傷害。在接地系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮地形因素和配電系統(tǒng)參數(shù)等，確保接地保護的可靠性。對于TN系統(tǒng)，其故障電流往返通路為相線和PE線，防電擊電器保護通常利用熔斷器、斷路器之類的過電流保護。故障電流越大，切斷電源越迅速，防電擊效果越好。應(yīng)將PE線盡量靠近相線敷設(shè)以減少故障回路的電抗，確保迅速切斷故障電源。

近年來，我國開始和國際標準接軌。IEC標準對系統(tǒng)接地的實施有嚴格的要求，不允許在變壓器室或發(fā)電機室內(nèi)將星型結(jié)點就地接地。它規(guī)定自變壓器（發(fā)電機）星型結(jié)點引出的PEN線必須絕緣，并只能在低壓配電盤內(nèi)一點與接地的PE母排連接爾實現(xiàn)系統(tǒng)接地，在這點外不得再在其他處接地，不然中性線電流將通過不正規(guī)的并聯(lián)通路而返回電源。這部分中性線電流被稱作雜散電流，會可能引起電氣災(zāi)害。

2.2調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化無功補償

電網(wǎng)中的電動機和配電變壓器數(shù)量龐大，不可能大批量更換和實時調(diào)整，通過在變電所不同出線加裝智能真空斷路器，建設(shè)聯(lián)絡(luò)線等方式調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，隨著高層建筑電機等感性負載增多，使得感性無功功率增大，降低了電源的供電能力，通過三級無功補償?shù)姆绞郊醋冸娝a償一部分、在負荷集中處的高壓線路上設(shè)置補償裝置、在變臺上設(shè)置分散補償，通過優(yōu)化補償?shù)娜萘亢臀恢?，降低線路功率損耗，同時提高設(shè)備運行參數(shù)，平均功率因數(shù)達到0.90以上，每年節(jié)約大量電能。

2.3供電系統(tǒng)設(shè)計要點

①負荷等級設(shè)計。案例工程供電負荷比較大，為保證供電的穩(wěn)定性，在供電系統(tǒng)設(shè)計之前，需要對用電負荷進行限制分級，做到該保的必須保，該停的必須停，遵循“區(qū)別對待”的設(shè)計原則，既要保證供電的合理性，又要避免電力資源無故浪費。高層建筑供電系統(tǒng)負荷等級包括：一類高層建筑中的消防用電需要按照一級負荷要求進行供電;二類消防用電則需要按照二級符合要求進行供電。如果高層建筑中有一級負荷特別重要時，影響供電系統(tǒng)運行的空調(diào)用電需要按照一級負荷進行供電。而如果主體建筑中有很多一級負荷時，影響供電系統(tǒng)運行的空調(diào)用電要設(shè)計成二級負荷。②計算供電負荷。在建筑供電系統(tǒng)設(shè)計中，為更好地確定供電等級、供電方式、供電設(shè)備等，需要做好供電負荷計算工作。我國不同地區(qū)，溫差比較大，建筑形式及結(jié)構(gòu)也存在一定的差別，不能按照統(tǒng)一的標準來計算供電負荷。有的高層建筑不同樓層的使用功能存在較大區(qū)別，在供電系統(tǒng)設(shè)計中，按照樓層高低和建筑面積的不同，合理制定衡量標準計算負荷，會取得良好效果。

2.4供配電系統(tǒng)配電箱的設(shè)置

在高層住宅建筑中，電表箱總開關(guān)應(yīng)具備過電流和漏電保護功能，漏電電流宜選300至500mA以提高防火災(zāi)性能。戶內(nèi)配電箱不應(yīng)設(shè)置在臨水房間隔墻上或煙道隔墻上，防止安全隱患。照明配電箱的回路必須滿足照明系統(tǒng)的需求，客廳臥室、廚房、衛(wèi)生間的插座，都要有單獨回路供電。在空調(diào)回路設(shè)置的過程中要設(shè)置成獨立式的空調(diào)回路，除了壁掛空調(diào)插座之外，其他的插座回路都應(yīng)該安裝漏電保護裝置。

2.5電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)設(shè)計

高層建筑供配電系統(tǒng)中等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)是設(shè)計的重點，其主要作用是降低接觸電壓，避免發(fā)生觸電事故，保證人員安全。在高層建筑供配電系統(tǒng)接地故障保護設(shè)計中，需要在高層建筑內(nèi)部設(shè)計總等電位聯(lián)結(jié)。如果受到條件的限制，電氣裝置的接地故障保護難以滿足實際需求，需要在局部范圍內(nèi)，設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，以保證用電的安全性。

2.6變壓器設(shè)計

變壓器的設(shè)計原則因素較多，從配電系統(tǒng)安全性的角度來看，主要集中在變壓器的選用類型、變壓器的容量和變壓器的負載率幾個方面。變壓器按冷卻方式可分為干式變壓器和油浸式變壓器。油浸式變壓器性能優(yōu)良、價格低廉，但油浸式變壓器用硅油絕緣，其燃點為180℃，高燃點為360℃，發(fā)生匝間短路或過負荷可導(dǎo)致變壓器內(nèi)產(chǎn)生瓦斯氣體，易發(fā)生火災(zāi)和爆炸。所以，目前高層民用建筑中已不再采用油浸式變壓器。干式變壓器無可燃油，也不會產(chǎn)生瓦斯爆炸，在民用建筑中，人員密集，使用干式變壓器降低了火災(zāi)危險，安全性更好。另外，使用干式變壓器的變電所占用面積小，防火要求也比油浸式變壓器低，整體造價有優(yōu)勢。高層建筑的規(guī)模較于一般建筑更大，用電設(shè)備更多，如果選用大容量的變壓器容量，其供電范圍和供電半徑可能偏大，對配電系統(tǒng)的繼電保護和低壓斷路器等設(shè)備要求更高，當保護設(shè)備達不到要求或者故障時，更容易出現(xiàn)安全性風險，故結(jié)合實際需求，高層建筑中不建議選用大于1250kVA的單臺變壓器。

結(jié)語

電氣工程供配電系統(tǒng)要與高速發(fā)展時代下的高層建筑發(fā)展速度相符合、相一致，在