摘要：建筑电气是建筑安全的重要组成部分，发挥着不可替代的重要作用，如果高层建筑电气中的低压配电设计不合理，很容易埋下安全隐患，再加上整个高层建筑的电气设备较多，严重威胁建筑住户的用电安全。在进行高层建筑电气低压配电设计的时候，需要结合相应的技术规范与设计要求，积极优化和改进低压配电设计方案，提高低压配电设计的合理性和科学性，保障高层建筑电气安全。
关键词：高层建筑电气；低压配电；设计研究
1导言
在低压配电设计工作中，设计师通过对高层建筑的整体功能，结构和用电需求分析，合理的低压配电设计，提高高层建筑供电效率，实现能源资源的节约，保证各用电设备的安全稳定运行。
2高层建筑电气系统的特点
2.1 涉及到的用电设备种类繁多
由于复杂性和庞大性，高层建筑对电气设备的要求比低层建筑更为严格。高层机电设备分析包括供配电系统，给排水系统，火灾报警系统，监控系统，制冷与供热系统，通风系统和电梯。并且在建筑行业不断发展以及人们需求不断增加下，建筑功能及结构更加完善、复杂，在一定程度上给高层建筑中的用电设备带来一定压力，给高层建筑供电系统的稳定高效运行带来严峻挑战。
2.2 用电量大
因高层建筑的容量和承载力都比普通低层建筑大，所以其用电负荷和用电量也比较大。高层住宅建筑用电量要比普通低层住宅用电量高，更不用说具有酒店、办公楼等功能的商务性高层，加强对低压配电系统的设计有其必要性。
3高层建筑电气低压配电设计原则
3.1优化原则
优化原则是指在安全性能的得到保证的情况下，最大限度的经济性、合理性、协调性、可行性等方面的最优化，在低压配电系统的设计过程中应充分考虑资金和节能问题。首先，应根据建筑物的建构特性合理布置配电系统的位置和结构，在电源负荷的设计中，应预留一定容量，以便于日后建筑物投入使用有特殊要求时再进行扩容，还需为建筑配置备用电源。设计配电线路时，应充分考虑线路之间的绝缘问题，在各线路之间预留好充分的距离以保证配电系统的安全性，还要在配电系统上设置防雷击设备，以减小自然因素对配电系统的威胁。另外在设计配电系统时要对其进行反复验证，以免实际施工时出现问题导致更大的经济损失。
3.2高效原则
高效性是指在低压配电系统的设计中保证配电系统各线路、各系统配置合理，以保证电能的合理分配和各线路的通顺，避免发生实际使用中出现电压不稳或者线路短路、开路的情况。高层建筑中用电设备多样化，其额定电压差距较大，所以在电力分配中，出现电能损耗较大，必须通过对低压配电系统的合理设计降低电能损耗。可以根据所需电能大小把整个建筑分为几个区域，并根据这几个区域的实际电量负荷需求设置配电中心，以达到节省点电能的目的，而且这种方式还能提高供电电压的稳定。
3.3节约原则
节约原则包括资金的节约和能源的节约，即经济性和节能性。经济性和节能性是指在保证配电系统安全性的前提下尽量减少资金的投入和能源的使用。比如根据建筑的特点和未来区域划分合理铺设线路，这样可以减少用电材料的使用，进而减少了一部分支出，另外，要懂得利用高层建筑的优势，架设太阳能系统，充分利用太阳能，这不仅能减少资金投入，还能节约能源，除此之外，简化线路、使用节能材料、充分利用地热等途径都能达到减少资金投入、节约能源的目的。
4高层建筑电气中的低压配电设计路径
4.1低压配电设施设计
高层建筑电气系统中的低压配电系统，是配电变电所、高压配电线路、配电变压器、低压配电线路以及相关控制保护装置共同组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于高层建筑来说，由于楼层高、电力用户多、电能耗能高等原因，需要以低压配电系统来满足高层建筑安全用电的需要。在这个过程中，需要进行科学合理的低压配电设施设计。在确定电源负荷的时候，需要充分考虑该高层建筑的实际用电需要，考虑高层建筑的建筑形式是商业建筑还是民用建筑。通常来说，可以将高层建筑的电源负荷划分为一级与二级负荷，在进行电力供应系统设计时，通常使用源于不同变电所的两路独立电源。出于应对突发电力情况的需要，高层建筑还应当搭配备用电源或者发电设备，如柴油发电机等，根据高层建筑的电力能源实际需求，选定合适的、超过一级电源负荷容量的发电设备。此外，高层建建筑还需要对消防设备的电力系统进行合理设计，包括消防水泵、消防风机、消防电梯等，在进行施工的过程中加以合理规划与科学配置。
4.2低压配电电能设计
低压配电系统的电能设计，应当根据高层建筑的电能负荷等级选择不同计算方式，如负荷密度法等。通常来说，如果高层建筑的建筑类型为民用建筑，其用电性质为生活用电，则通常按照负荷密度法进行电能计算，以平方米作为计算单位，根据使用功能进行区域划分，并根据其历史分区电能负荷密度确定不同分区的电能特点，确定电能负荷密度值。低压配电设计的过程中，通常将最大负荷设置为30min，引用电力能源消耗量与无功功率补偿作为重要的计算依据。负荷密度法的应用较为简单，能够实现配电负荷计算与变电负荷计算。在实际的低压配电系统设计中，根据电能负荷计算结果，来确定供电设备。在具体应用时，应当注重电能分配的合理性，如用作居住功能的高层民用建筑，可以以一户一表的方式进行电能分配，并将电能计量设备统一安装在一个位置集中计量，由线缆进行连接。
4.3低压配电安全设计
高层建筑电气设计中的低压配电安全设计，通常包括接地故障保护、短路保护与过电流保护，在低压配电设计过程中需要严格遵循我国相关的设计规范，切实保障低压配电系统的安全性与可靠性。本文着重阐述低压配电系统的接地保护系统。接地保护系统中最为常用的三种接地保护模式包括IT、TT、TN三种，其中，IT接保护模式能够在低压配电系统外网区域发生电路故障，且低压配电系统无法实现对于供电系统的保护性中断的情况下，自行启动保护模式，以避免配电系统故障造成更大的损失。TT系统是电源中性点的接地保护设计，能够对发生漏电或者接地故障时的电气设备实现接地保护。通常中性线N与PE之间，由于配电关系不存在而并不进行电力流通，二者之间并无通电。通常在用电负荷较小的高层建筑中，会使用TT接地保护系统。TN系统是当前最为安全有效的接地保护系统，在民用建筑电气设计中较为常用，电容量较低或者用电要求不高的电气系统皆可使用。TN接地保护系统的设计需要将所有电气设备外壳与保护线相连，以形成保护模式，并且连接配电系统的中性点。TN接地保护包括三种模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系统是将工作零线同时作为接零保护线，是一种三相四线接地保护形式，通常在一般的电气设计中较为常用；TN-S模式是将工作零线与专用保护线相互分离，使用TN-S模式的电气设备金属外壳接零保护是通过专用保护线来实现的，相对而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑临时供电，在高层建筑电气低压配电设计中的运用较少。
5结语
总而言之，高层建筑电气中的低压配电设计具有相当程度的复杂性，其低压配电系统设计的合理与否，与高层建筑中电力用户的用电效果与用电安全息息相关，因此必须对低压配电系统设计工作给予足够的重视，并全面考量到高层建筑中低压配电系统可能会发生的安全性问题，制定行之有效的措施对这种安全性问题加以规避。
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论文作者:董萌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/3
标签：低压配电论文; 系统论文; 电能论文; 高层建筑论文; 负荷论文; 高层论文; 建筑电气论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;