長(zhǎng)沙電力設(shè)計(jì)院有限公司 姜超駿

對(duì)于高層建筑工程而言，電氣工程較為重要，其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響著人們的用電安全和穩(wěn)定，作為一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)的工程專業(yè)，亟須做好整體規(guī)劃、系統(tǒng)勘察工作，以此科學(xué)開展施工，并精準(zhǔn)控制設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種問(wèn)題，以此提高電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平。

1 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

在電氣工程供配電系統(tǒng)中，功率的流向是單方向的，從電源端向著用戶端單方向流動(dòng)，該模式可以有效將電力系統(tǒng)中的電源通過(guò)優(yōu)化配置輸送給用戶，在保證安全的同時(shí)，也可以滿足低電壓需求，最終通過(guò)用電設(shè)備轉(zhuǎn)化成為需要的電能。當(dāng)前，高層建筑供配電系統(tǒng)中對(duì)于電壓值有明確的規(guī)定，對(duì)此在需要設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮用戶用電數(shù)量、負(fù)荷和供電區(qū)域內(nèi)的具體情況，以此設(shè)計(jì)最佳方案。另外，在完成設(shè)計(jì)后還需要檢查方案的適用習(xí)慣，便于滿足供配電系統(tǒng)運(yùn)行各方面需求，最終確保其在未來(lái)有可拓展的空間[1]。

2 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

一是可靠性，可靠性是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)在要求，對(duì)此需要確保設(shè)計(jì)可靠，避免在供電的過(guò)程中出現(xiàn)各種故障、混亂的情況，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)，緊密控制，有效確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

二是質(zhì)量，電能質(zhì)量的好壞和電源頻率和電壓有著直接的關(guān)系，當(dāng)前我國(guó)對(duì)于高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)額定電壓、額定功率都進(jìn)行了明確規(guī)定，對(duì)于頻率有允許存在的偏差。但是這種偏差存在會(huì)對(duì)供配電設(shè)備的安全性和使用壽命產(chǎn)生影響，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致設(shè)備直接無(wú)法使用。對(duì)此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要確保電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保供電穩(wěn)定，滿足用戶的用電需求。

三是靈活易操作，在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循簡(jiǎn)單、靈活的原則，在滿足負(fù)荷變化需求的基礎(chǔ)上，可以在不同環(huán)境下自動(dòng)切換狀態(tài)，以此避免在具體運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)各種失誤操作，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，也可以實(shí)時(shí)檢修系統(tǒng)。

四是在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還需要遵循經(jīng)濟(jì)性原則，在技術(shù)要求下，以最少的投資實(shí)現(xiàn)最大的收益，對(duì)此人們?cè)诤笃谶€需要優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，不斷完善設(shè)計(jì)方案的功能和特點(diǎn)，以此更好地滿足未來(lái)社會(huì)對(duì)電壓等級(jí)、電氣設(shè)備容量、安裝的新需求。

五是節(jié)能性，節(jié)約電能是當(dāng)前建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要方向，對(duì)此在高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也需要遵循節(jié)能要求，以此滿足各個(gè)行業(yè)的發(fā)展需求，提高電能利用率，以此滿足節(jié)能高效的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)前，高層建筑物電氣工程節(jié)能降耗目標(biāo)，可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如可安裝節(jié)能裝置，在空調(diào)風(fēng)機(jī)、水泵、馬達(dá)的設(shè)計(jì)中，可以選擇變頻控制設(shè)計(jì)方法，該方法可以根據(jù)具體用電需求自動(dòng)調(diào)整馬達(dá)、水泵用電量，并根據(jù)其具體工作時(shí)間和特點(diǎn)有效控制電能的輸送，最終提高能源利用率。

3 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑電氣工程中，需要應(yīng)用到大量的電氣設(shè)備，尤其是高壓配電系統(tǒng)，其作為整個(gè)配電系統(tǒng)核心，可以穩(wěn)定高層建筑電氣設(shè)備運(yùn)行，當(dāng)前高壓配電系統(tǒng)主要表現(xiàn)為單母線分段式，該形式可以有效提高電路的穩(wěn)定性，并根據(jù)具體運(yùn)行情況自動(dòng)切換設(shè)備，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通用。

另外，在具體設(shè)計(jì)時(shí)還需要遵循負(fù)荷等級(jí)和電源要求，其負(fù)荷等級(jí)主要以《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對(duì)于不同等級(jí)高層民用建筑電氣負(fù)荷和消防負(fù)荷具體規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況下，高層建筑物中的非消防負(fù)荷，如電梯電源、消防、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能電燈等，都需要以最高負(fù)荷等級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于消防負(fù)荷等需要以一級(jí)負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一級(jí)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)主要有兩路，一級(jí)負(fù)荷是可以同時(shí)停電的獨(dú)立電源，二級(jí)負(fù)荷是雙回路供電，對(duì)此在具體設(shè)計(jì)時(shí)需要和電力部門積極商討，在滿足上述要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果不符合要求，則需要設(shè)置備用電源，比如應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組等。

3.2 供配電系統(tǒng)導(dǎo)線選擇

在高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電力線路發(fā)揮著重要的地位，其主要負(fù)責(zé)傳輸、分配電能，對(duì)此在高層建筑工程電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要科學(xué)選擇導(dǎo)線，以此確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。同時(shí)，電氣人員在選擇導(dǎo)線時(shí)需要遵守相關(guān)規(guī)范，在安全性基礎(chǔ)上盡量節(jié)省導(dǎo)線。

3.3 電氣設(shè)備低壓斷路器選擇

為確保電網(wǎng)電壓穩(wěn)定運(yùn)行，在必要情況下盡量不切斷用戶用電電路，需要按照失壓保護(hù)裝置，促使欠壓脫和器線圈在電壓上相互連接，當(dāng)電壓運(yùn)行過(guò)程中會(huì)自動(dòng)吸附銜鐵，如果此時(shí)電壓下降到額定電壓以上時(shí)，內(nèi)吸力則小于彈簧拉力，則此時(shí)銜鐵會(huì)自動(dòng)鎖閉，促使觸頭自動(dòng)斷開。從以上原理可以看出，低壓斷路器主要負(fù)責(zé)保護(hù)線路，對(duì)于不同的線路還需要設(shè)置不同的保護(hù)裝置，如在變電所內(nèi)設(shè)置低壓斷路器時(shí)，不僅需要發(fā)揮保護(hù)功能，也需要設(shè)置遠(yuǎn)程控制功能，并在插座線路上發(fā)揮低壓斷路器的漏電保護(hù)功能。

3.4 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中配電箱設(shè)置

根據(jù)電氣接電特點(diǎn)，在安裝配電箱時(shí)需要將各種開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電氣、測(cè)量?jī)x表以及其他設(shè)備等，進(jìn)行封閉式組裝或者半封閉式的屏蔽在金屬柜內(nèi)，以此形成一個(gè)封閉式的低壓配電裝置，在一般情況下，啟動(dòng)該裝置時(shí)只需手動(dòng)操作開關(guān)就可以直接接通電路。但是配電箱如果出現(xiàn)故障，則直接切斷電路，其會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，且在發(fā)、配、變電所中，需要通過(guò)測(cè)量?jī)x表中的參數(shù)來(lái)分析電氣運(yùn)行情況，根據(jù)具體問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，以此確保配電箱內(nèi)各個(gè)設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 變壓器設(shè)計(jì)

變壓器可以促使供配電系統(tǒng)更加安全、可靠的運(yùn)行，對(duì)此需要重視變壓器的設(shè)計(jì)，綜合分析其運(yùn)行情況，在具體設(shè)計(jì)時(shí)要科學(xué)選擇變壓器材料，選擇耗能低的材料，以此降低成本，降低能耗率。當(dāng)前，對(duì)于變壓器最佳負(fù)荷率主要在70%左右，在此范圍內(nèi)變化，變壓器可以穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)意外情況，并提高自身的承載能力，促使供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高電能利用率。高層建筑屬于大型工程項(xiàng)目，其用電具有周期性、多變性、集中性特點(diǎn)，對(duì)此需要技術(shù)對(duì)變壓器進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)具體用電時(shí)間段和集中點(diǎn)調(diào)節(jié)。如在夏冬季節(jié)對(duì)于空調(diào)的使用次數(shù)多，對(duì)此也可以及時(shí)調(diào)節(jié)變壓器數(shù)值，在節(jié)約電能資源的同時(shí)，也可以確保建筑樓層穩(wěn)定運(yùn)行，降低經(jīng)濟(jì)成本。

3.6 插座和開關(guān)的選擇

插座和開關(guān)是電氣系統(tǒng)的終端，其也發(fā)揮著重要的作用，雖然開關(guān)和插座較小，但是主要負(fù)責(zé)高層建筑電氣設(shè)備和照明燈具的閉合和啟動(dòng)功能，對(duì)其可以進(jìn)行直接控制。但是在斷開開關(guān)時(shí)，電氣設(shè)備就會(huì)被切斷，對(duì)于任何一種性能、功率的設(shè)備而言需要科學(xué)選擇開關(guān)和插座，以此有效預(yù)防各種漏電等安全事故的發(fā)生，以此確保人們用電安全。

3.7 備用電源設(shè)計(jì)

在電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中想要提高安全系數(shù)，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，確保人們用電安全，需要在高層建筑每一級(jí)供電負(fù)荷下設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立控制的供電電源，以此確保在集中用電下不會(huì)出現(xiàn)各種意外情況，確保供電安全和穩(wěn)定。

3.8 降低線路能耗

高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜。在鋪設(shè)電氣線路時(shí)需要根據(jù)具體情況，具體需求科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡量避免交叉情況，確保電氣設(shè)備安裝順利，在降低其能耗、保證安全、設(shè)計(jì)科學(xué)的基礎(chǔ)上，不影響建筑物的美觀度。且在具體設(shè)計(jì)時(shí)還需要優(yōu)化布局，在保證敷設(shè)順利的同時(shí)，也可以降低能耗，并確保電力系統(tǒng)在輸送電能的過(guò)程中安全、可靠，避免因?yàn)楦鞣N故障情況導(dǎo)致電能損耗的情況出現(xiàn)，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)最佳。不同的電流流向，對(duì)于線路材質(zhì)有著特殊的要求，對(duì)于電流的損耗也是不同的，對(duì)此在進(jìn)行電氣線路設(shè)計(jì)時(shí)需要科學(xué)選擇材料，保證最佳設(shè)計(jì)，盡量減少線路中電阻的布設(shè)，確保電網(wǎng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。

3.9 配電室設(shè)計(jì)

高層建筑負(fù)荷容量大，一般樓層越高，則需要在合適位置設(shè)置兩個(gè)以上的配電室，并縮小配電室供電半徑，以此降低電力損耗，確保變壓器可以穩(wěn)定運(yùn)行，保證變壓器的運(yùn)行安全和可靠，想要滿足以上條件，需要設(shè)計(jì)人員科學(xué)分析變壓器的運(yùn)行條件，盡量將控制成本，降低能耗。對(duì)于變壓器容量可以根據(jù)其最佳運(yùn)行狀態(tài)來(lái)分析負(fù)荷，將負(fù)荷率控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，降低變壓器的設(shè)置數(shù)量，控制變壓器容量，以此有效降低能耗，提高電力能源的利用率。

對(duì)此，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)，或者白天和夜晚的工作特點(diǎn)設(shè)計(jì)專用變壓器，以此根據(jù)具體需求自動(dòng)切換工作狀態(tài)，以此發(fā)揮變壓器的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。高層建筑一級(jí)負(fù)荷需要使用兩路獨(dú)立回路供電，將不同的回路設(shè)置在不同導(dǎo)管先或者線槽內(nèi)，二級(jí)負(fù)荷需要使用雙回路供電，如果低壓配電室可以滿足以上不同負(fù)荷級(jí)別的供電需求，則可以直接從母線饋出接入單回路供電。一般情況下，一級(jí)負(fù)荷比如消防泵房，消防控制室等需要啟動(dòng)放射式供電，或者樹干式供電，但因高層建筑負(fù)荷類型復(fù)雜，電井空間容量有限，則盡量選擇樹干式供電方式，以此控制配電室引線回路數(shù)。

另外，在具體設(shè)計(jì)時(shí)還需要滿足可靠性要求，將配電室設(shè)計(jì)成為可抽展柜子，以此減少維護(hù)次數(shù)和停電次數(shù)，對(duì)于同一配電室內(nèi)相鄰的母線中存在一級(jí)負(fù)荷時(shí)，需要在兩條母線中設(shè)置防護(hù)措施，以此保證其安全、可靠。在早期設(shè)計(jì)時(shí)需要科學(xué)布置配電柜，根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)柜前操作流程、兩端的維護(hù)通道，并科學(xué)預(yù)留配電室內(nèi)控制和面積，便于后期進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。且在具體設(shè)計(jì)時(shí)還需要處理好上進(jìn)線和下進(jìn)線、上出線和下出線之間的關(guān)系，在暖通工程設(shè)計(jì)中還需要加強(qiáng)和人員的溝通，處理好非消防回路布設(shè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)電氣防火系統(tǒng)，便于及時(shí)監(jiān)測(cè)各種火災(zāi)隱患問(wèn)題。

3.10 柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)

在具體設(shè)計(jì)時(shí)先需要控制發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)、容量，一般可以分為消防負(fù)荷和非消防負(fù)荷兩種，在完善功能的同時(shí)，也可以降低成本，提高消防電源的可靠性和安全性。對(duì)于出線母線可以對(duì)應(yīng)分為消防母線和非消防母線，在突發(fā)故障時(shí)可以啟動(dòng)消防電源來(lái)供電，對(duì)此需要科學(xué)控制機(jī)組尺寸，根據(jù)規(guī)范要求預(yù)留面積，并考慮機(jī)房的煙氣排放問(wèn)題，此時(shí)就需要和通風(fēng)工程人員進(jìn)行交流，將機(jī)房設(shè)置在和通風(fēng)管道較近的地方。另外，在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組時(shí)還需要考慮備用電源的啟動(dòng)時(shí)間，避免其和其他電源同時(shí)啟動(dòng)，以此確保發(fā)電機(jī)組內(nèi)部不出現(xiàn)電氣聯(lián)鎖的問(wèn)題，以此影響其運(yùn)行。一般情況下，可以設(shè)置專用雙電源自動(dòng)開關(guān)，在啟動(dòng)后可以自動(dòng)延遲運(yùn)行時(shí)間，并自動(dòng)轉(zhuǎn)化功能，不需要再次人為設(shè)置即可。

3.11 供電線路設(shè)計(jì)

高層建筑火災(zāi)隱患大，則需要根據(jù)具體情況對(duì)消防配電線路和非消防配電線路單獨(dú)設(shè)置豎井，將豎井設(shè)置在電纜井兩端，對(duì)于線路盡量選擇絕緣，抗燃性強(qiáng)的，為了避免線路在安裝時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題需要確保每一根都沒(méi)有接頭，并在安裝時(shí)整段敷設(shè)，不需要穿過(guò)管線。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，高層建筑電氣工程設(shè)備多、性能多、用途多、線路復(fù)雜，對(duì)于施工、設(shè)計(jì)、技術(shù)等都有著較高的要求，對(duì)此在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要科學(xué)分析各方面因素，加強(qiáng)控制，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保電氣設(shè)備、供配電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等都可以安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，確保人們用電安全，還需要設(shè)計(jì)人員遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和原則以及科學(xué)技術(shù)，以此推動(dòng)高層建筑電氣工程健康發(fā)展。