高层建筑供配电系统的设计

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【摘 要】电力是支持和保证高层建筑正常运作的基础,因此其对供电的可靠性要求和电力依赖程度较高.本文阐述了国内高层建筑供配电系统的主要特点,并根据供电系统设计应考虑的主要因素及注意事项进行了详细说明.提出相应的解决方案.

【关 键 词】高层建筑；供电系统；系统设计

1.高层建筑对配电系统的需求

在我国按有关规定,建筑总高度超过24米的非单层民用建筑和l0层及l0层以上的住宅建筑称为高层建筑.高层建筑配电特点主要从配电的连续性、供电可靠性、安全性、技术先进性、经济合理性等五大特性进行技术分析.高层建筑的用电负荷大.一级负荷多,且关系到消防水泵、消防控制室、防排烟设施、电梯、照明、污水处理设备等的正常运行,对电源供电的连续性要求比较高.一般情况下采用双电源互投供电的运行方式,配电方式采用树干式与放射式相结合的供电方式,保证供电电源的连续性和电源的时间性,保证供电电源的高度可靠性.

2.常见的高层建筑配电系统

2.1双电源各自独立的系统

这种系统适用于一类高层建筑物.要求外部两个电源各自是独立的,以满足一类高层建筑对消防负荷的要求：带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路.适用于允许中断供电时间大于电源切换时间的供电,该系统自变压器低压端出线后,即把消防及非消防负荷通过自动开关分开,消防及非消防负荷由各自母线分段供电.一旦火灾发生,自动切断非消防电源,保证对消防负荷可靠供电.

2.2设有应急发电机组的系统

在高层建筑采用的具有应急发电机组的供电系统.具有较高的可靠性.快速自动启动的应急发电机组.适用于允许中断供电时间为15～30s的供电.但是,有做到了消防负荷在末级切换,但由电网供电至切换箱的两路配电线路中任一回路出现故障时闺外电源未停.备用应急发电机并不会自动启动.消防负荷仍将断电：当发电机出线回路故障时,虽然发电机已经启动送电,仍然无法保证故障回路的负荷用电.

2.3带不问电电源装置的供电系统

为保证消防用电的可靠性.有的高层建筑在发电机系统供电的基础上,对特别重要的消防负荷又加上不问电电源装置.不间断电源装置（uPS）,适用于要求连续供电或允许中断供电时间为毫秒级的供电：应急电源装置（EPS）,适用于允许中断供电时间为毫秒级的应急照明供电.

3.高层建筑供配电系统的设计

3.1负荷等级

高层建筑供电负荷大,因而须对各种用电负荷进行限制分级.该保的一定要保该停的则停,区别对待,这样既做到供电合理又不造成用电浪费增加成本.对高层建筑的负荷分级准则,一要看建筑物类别,二要看用电负荷性质来区别对待一、二级负荷用电问题.高层建筑的负荷分级：1）一类高层建筑中的消防用电应按一级负荷要求供电；2）二类高层建筑中的消防用电应按二级负荷要求供电；3）超高层建筑中的消防用电应按一级负荷中特别重要负荷要求供电.当主体建筑中有一级负荷中特别重要负荷时.直接影响其运行的空调用电应为一级负荷：当主体建筑中有大量一级负荷时.直接影响其运行的空调用电应为二级负荷.

3.2供电电源电压及主结线

高层建筑由于用电负荷较太它一般采用高压来供电.供电电压国内多为10KV（香港地区11KV,日本22KV,美国13.8KV）.高压供电系统主结线一般多采用单母线制.单母线制主要特点是结构简单,需用的设备少,投资省,经济性好,因而一般高层建筑及工矿企业采用较多.

3.3有关用电负荷的计算问题

对于高层的电负荷计算目前尚无一个权威而准确的计算方法.国内外大都是采用需要系数法或变形的需要系数法及单位容量法等.

3.4变压器的选择

现在高层建筑中使用大容量变压器f单机容量超过1600KVA1已非少见,相对而言,大容量变压器效率较高,但投入时涉及的负荷面一也宽,因此,科学地综合各种因素,再根据各相关专业的用电要求,适当的确定变压器单机容量及其台数是很有必要的.一般说来,根据空调设备的分组来设置专用的变压器是比较合适的.这样就可随着空调机组的投切来投切相应的变压器从而取得良好的经济效益.

3.5变配电所位置的选择

城市土地紧张,高层建筑辅助设施用房如换热站、空调机房、水泵房、厨房等而这些机电设备的用电量很大,变电所进楼后靠近这些电机设备,以缩短供电线路.减少电能损失,同时为保证对高层部分供电干线的最大压降不超过允许值,变电所的设置地点应有所选择.配变电所位置选择,确定原则：（1）深入或接近负荷中心；（2）进出线方便；（3）接近电源侧；（4）设备吊装、运输方便；（5）不应设在有剧烈振动或有爆炸危险介质的场所；（6）不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时.不应设在污染源的下风侧；（7）不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所贴邻.如果贴邻.相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理；（8）配变电所为独立建筑物时,不应设置在地势低洼和可能积水的场所.住宅小区可设独立式配变电所,也可附设在建筑物内或选用户外预装式变电所.一般来说,变电所的选址有以下几种：①在地下室和最高层设变电站；②分别在地下室、最高层和中间层设变电站；③仅在中间层设变电站.

4.结语

总之,在满足相应设计规范.实现预定功能的前提下.电气设计师对同一或同类建筑可能做出多种配电方案.各方案的特点会有所不同.在很多具体工程中,因受到多方面因素的限制,配电方案的合理性、灵活性、实用性等优点不可能同时兼备,但我们可以在设计工作中认真总结,广泛交流,统筹兼顾,扬长避短,力求做到最优.