摘要：低压配电系统是整个高层建筑电气系统的重要组成部分，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，故而在进行高层建筑电气设计时，应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；低压配电路；选择；敷设方法
前言
电气设计是高层建筑功能的重要部分，在设计过程中为了提高建筑电气系统运行的实用性和安全性，设计人员应充分重视低压供配电系统的可靠性需求，让电气系统更加贴合高层建筑的使用标准。在城市建筑住房需求日渐增高的背景下，高层建筑对低压供配电系统提出了更为严格的要求，这也为电气设计人员带来了一定的压力，以下将从低压供配电系统的设计原则出发，逐步提出增强系统可靠性的措施。
一、高层建筑低压配电设计的原则
（一）优化原则
高层建筑电气中的低压配电设计应充分利用建筑自身的特点和优势，在设计过程中，要考虑到低压配电设计的资金投入，还应坚持节能减排理念，保障低压配电设计的经济性和合理性。首先，高层建筑电气中的低压配电设计方案必须具有切实的可行性和适用性，使低压配电系统可以保障整个高层建筑电气设备的正常用电，满足用户对于稳定用电负荷的需求，安全、稳定地进行供电，确保高层建筑配电系统的可靠、稳定、安全运行。同时，高层建筑配电系统还应合理控制用户的电气设备用电量，高效、稳定地发挥电气功能。另外，全面考虑到高层建筑各种电气设备的用电安全，在设计低压配电系统时，各个线路之间应保持安全距离，采用绝缘强度较高的导线，在高层建筑顶部和公共区域设置防雷击装置，采取可靠的接地技术和防静电技术。
（二）高效原则
高层建筑电气中的低压配电设计应尽量降低电能损耗，包括间接损耗和直接损耗，提高低压配电系统的节能性。在确保满足高层建筑电气系统使用性能的基础上，提高低压配电设计的安全性和合理性，节约配电系统设计和建设过程中的资源消耗，尽量保持高层建筑低压配电系统的用电负荷均衡，尽可能的采用节能设备，减少低压配电系统的维护检修费用，实现电力能源的高效、稳定、可靠利用。
二、高层建筑低压配电设计的内容
（一）确定计算负荷等级和容量
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。
（二）供配电电压的设计
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，普通的一级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。
（三）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。
三、高层建筑低压配电路敷设方法
（一）电缆敷设方法的设计
高层建筑的电缆敷设方式有多种，选择时主要基于防火安全的考虑，线路敷设宜使用暗敷方式。电线若选用明敷方式时，应着重对电缆的型号及敷设方式进行设计，从而保证防火分区不被损害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆穿楼板处的金属线槽、电缆桥架和封闭母线等需要使用防火材料进行隔离，并在进行相应的防火隔离措施后才能穿越防火墙；楼层间的钢管在布线完成后需要进行密封处理；尽量避免楼外的电缆敷设，如果必须在楼外进行电缆敷设时，必须采用金属管或防火管进行保护和固定，确保安全。
（二）电线电缆的设计
电线电缆在设计时，首先需要满足负荷的电流要小于导体的许用载流量，其电线电缆的截面应结合敷设方式及敷设环境来选取，暗敷或明敷、保护外套的类型以及工作的环境温度等决定了载流量，因此必须根据实际情况来选取。电缆选择时需要充分考虑故障，特别是短路状态电流的承载能力，同时考虑短时间电流发热甚至起火对电缆保护层的破坏。除此之外，电缆载流量的选取应该充分考虑到由于高层设置新设备的使用而增加的负荷，从而提高安全质量，减免火灾的发生。此外，在动力电缆线路从电缆管道引入有人活动或贵重仪器场所时，增加膨胀型防火材料进行阻断保护，同时在对应的线路中增加电气火灾监控探测器，实现对人员和重要设备的最大保护。电线电缆在选择时应该遵循以下几个准则：首先考虑铜芯线，尽量不要选用铝芯线；其次，依照电气线路防火要求选取适当的绝缘型、阻燃型电缆。
四、高层建筑消防电路的敷设
（一）火灾报警系统的敷设
建筑的火灾自动报警系统对于发现火灾及制止火灾具有重要作用，其发挥作用的时期主要是在火灾发生前与火灾发生初期，所以火灾自动报警系统线路的支线需使用阻燃型保护管敷设于不燃的结构层中（其外保护层厚度应大于3cm）。目前火灾报警系统一般是由总线对火灾报警系统进行控制，因为回路干线多为明敷且长度较大，常通过多个防火分区，因此如果干线发生问题，会导致干线回路内的任何监测点均进入未监测环境，如果对火灾报警系统有更高的要求，则可以使用耐火电缆敷设于耐火电缆桥架中。
（二）消防栓泵的电缆敷设
消防栓泵是对火灾进行控制并及时扑灭的关键，其能否正常工作直接影响着火灾的扑救效果。消防栓泵位于高层建筑的水泵房，一般来说，它的配电线路包括双回路电源或者双电源及电动机配电支线2类。电动机配电线路一般可使用保护管埋地暗敷的敷设方式，其保护管可使用阻燃型保护管进行套封并埋置于不燃结构层中；也可以通过电缆桥架的明敷方式，使用耐火电缆与耐火电缆桥架可使线路的耐火性能得到提升。
（三）消防电梯的电缆敷设
消防电梯是高层建筑人员疏散以及火灾救援的重要设施，其电缆敷设必须以实现消防电梯的功能为准。一般来说，消防电梯的配电需要从高层建筑地层变电所敷设的专线配电输送至最上层的电梯机房，因其线路长度较大、穿越区域多且复杂，应选用耐火性较高的电缆，并可采用铜皮防火电缆来加强配电输送的可靠性。
（四）火灾照明的电缆敷设
火灾应急照明线路是火灾发生时疏散人员及火灾扑救的重要保障，该系统主要有了火灾事故照明、疏散指示照明以及备用照明三部分。一般来说，火灾事故照明及疏散指示照明使用能够瞬间点亮的普通照明设备或含有镍镉电池的应急照明设备，备用照明一般采用双电源切换。火灾应急照明一般在火灾发生后进行使用，因此在其电缆敷设时，必须使用阻燃型的电线穿钢管进行防火保护，并采用暗敷方式置于不燃的结构层中；针对已经完工的结构工程，应急照明无法采用暗敷方式时，应采用明敷方式选用耐热耐火电线置于吊顶内。
（五）防排烟装置的电缆敷设
防排烟装置是高层建筑中的重要防火装置，其主要结构有防火阀、排烟机以及送风机等，其工作效率对火灾的蔓延以及人员的疏散有直接影响。考虑到防排烟装置的布局较为分散，设计时必须对供电主回路线及联动控制线路进行综合考虑。防排烟装置电缆敷设方式采用明敷时使用耐火型的交联低压电缆，避免采用阻燃型电缆遇明火绝缘性降低的问题，其也可以采用暗敷的方式，使用常用耐火电缆。除此之外，敷设时配电线路及联动控制线路应避免通过多个防火区域。
（六）备用电源的电缆敷设
本文指的备用电源的电缆敷设是当下建筑设计中最常见的柴油发电机，该发电机输出380V电压利用电缆输送到低压配电柜。考虑到线路敷设环境及输送电压、电流与消防泵基本相同，电缆设计可参考本文2.2相关思路。同时应注意的是，目前高层综合建筑大多将发电机房、低压配电房、汽车库均设置于地下室，在当前汽车火灾发生数量持续增加的背景下，建议发电机房与低压配电房设置于地下室同一非车库的防火分区内，若电缆沿走道且利用电缆桥架的明敷时，可考虑增加走道感烟探测器及机械排烟设施。
五、总结
近年来高层建筑由于电缆故障引发火灾事故频发，因此要求高层建筑的电缆敷设设计时应对线路的防火问题进行着重考虑，以确保质量安全。基于此，本文分析了常用的高层建筑的电缆敷设方法，并针对消防电器的防火设计和电缆防火发展方向做了相应探讨，以期为高层建筑的电缆敷设及防火安全提供理论借鉴，具有一定的实用价值。
参考文献
[1]朱玉滢.高层建筑电气中低压配电设计[J].价值工程,2014,28:49-50.
[2]刘祖斌.高层建筑电气中的低压配电设计分析[J].江西建材,2015,18:204+208.
[3]叶书明.针对高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].民营科技,2014,08:19.
[4]周健.建筑电气设计中低压配电系统安全性分析与阐述[J].中国管理信息化,2016,14:95-96.
[5]陈景文,范长安.浅谈高层综合建筑的电缆敷设标准与防火安全对策[J].中国石油和化工标准与质量,2016,13:4-5.
论文作者:颜波
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/3
标签：电缆论文; 高层建筑论文; 系统论文; 低压配电论文; 火灾论文; 负荷论文; 高层论文; 《基层建设》2017年第20期论文;