摘要：高层建筑供配电系统设计应综合全面考虑设计，不仅要考虑其可靠性、经济性，还要考虑安全性。高层建筑供配电系统还有许多特性，其设计还值得许多探讨研究，在设计过程中必须采取有效的对策，这对高层建筑发挥其高服务性能起着巨大的推动作用。
关键词：高层建筑；用电负荷；供配电系统；特点；设计
一、用电负荷等级及分类
对高层建筑的负荷计算考虑一般按照两种负荷来计算，一种是稳定型负荷的建筑物，用电负荷虽然有一定的增长但是相对来说比较稳定；另外一种是发展型负荷的建筑物，此类建筑物既要考虑到目前的用电负荷水平，又要考虑到未来的发展需要。一级负荷：供电中断将造成重大的政治、军事、经济影响的或造成严重人身伤亡事故，中断供电将造成严重的公共场所秩序混乱。二级负荷：供电中断将造成比较大的政治、军事、经济影响，中断供电将造成公共场所秩序混乱。如有偶发性停电故障，则对一级负荷中的特别重要负荷应设置应急起动的柴油发电机组供电。其中对特别重要负荷设施根据需要配备不间断停电装置（UPS），此外在地震等特殊情况下，高层建筑内 UPS 装置都不能保障供电时，为了保证楼内人员安全撤离，需要设置独立的可充电干电池应急灯组。为了提高负荷供配电的可靠性，还可根据需要自行设置柴油发电机组等其他备用电源。
二、供配电系统的特点
（一）建筑供配电系统的可靠性。电气设计最重要的是供配电系统的安全性、可靠性。高层建筑中的消防控制室、消防水泵、消防电梯、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明等消防设备为一级负荷，柴油发电机房送风机，专用变电所所用的送、排风机及消防水泵房、消防电梯所用的污水泵等设备应与消防设备一样为一级负荷。电气负荷中一级负荷最为重要。在对一级负荷的电器设备配备两个电源外，还需安装应急电源。应急电源的作用是保证特殊情况下，对一级负荷电器设备的供电，因此应急电源严禁介入其他电器负荷。柴油发电机组和 EPS 应急电源是建筑电气设计中最常用的应急电源。
（二）供电线路的安全性
1、供电线路安全的具体设计措施。供电线路的安全可靠性十分重要。根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布和环境特征等因素对供电线路进行布线控制。外部热源、灰尘聚集、腐蚀或污染都会对布线系统造成或大或小的影响，受冲击、振动、建筑物的伸缩以及沉降等各种各样的外界因素都会对布线系统造成损坏。消防用电设备应采用专用的回路供电，消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等高层民用消防用电设备供电，自动切换装置设置在最末一级配电箱，应根据相关规范进行配电线路的敷设。在一些工程电气设计中，地下室车库应急照明配电直接在出库墙以明装方式安装使用，倘若发生火灾，由于配电箱没有防水措施， 很容易被烧毁，因此放置配电箱应设置专业配电间，避免因意外影响应急照明供电的可靠性。
2、干线首端保护器分支线安全长度分析。在安全、节约的原则下，城区的高层建筑群或者是郊区楼盘的别墅以及低层建筑群的低压配电方式在建筑电气低压供配电设计中绝大部分都是采用分区树干式配电方式，另外，城市路边的路灯供配电中，每个灯杆内部从灯芯到灯杆脚的连接方式与干线接驳的接线也是树干式配电接线方式。干线首端安装的短路保护电器保护分支线长度多少，即如何确定安全长度为多少，在设计实践中，是设计人员需要探讨研究的问题。
3、低压长电缆的保护。对设备供电使用长电缆时，不仅需要对末端设备的启动进行效验以及电压压降要求是否满足，还要对长电缆的馈电断路器同时带短路瞬时、短路短延时和过载长延时的保护功能是否适宜。整条长电缆在短路瞬时保护存在保护死区，瞬时保护无法保护长电缆末端以后一段距离的电缆，因此，需要短路短延时保护的设置。这样不仅可以保护整条电缆，而且长电缆的末端断路器与其形成级差，避免造成越级跳闸。
4、配电箱负荷计算。当配电箱配出回路出现单相负荷以及三相负荷时，在单相负荷与三相负荷相加之前换算为等效三相负荷后进行相加。单相负荷转为三相负荷的换算方式为：各单相负荷分别进行相加，然后用最大相负荷扩大三倍。只取最大相负荷的三倍作为等效三相负荷是只有单相负荷的情况下。 单相负荷较大而配出回路较少，各单相负荷存在不平衡，若负荷采用单纯相加，配电箱进线断路器过载长延时容易造成整定值偏小，这种情况在楼宅的楼层配电箱里经常出现。
5、断路器分断能力选择。在一些工程电气设计中，有些设计师在靠近变电所的配电箱内选择低分断能力的微型断路器来保护各出线回路，可能会出现安装处的短路电流大于分段能力，根据《民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008》中 7.6.3 条第 1 款中规定：短路保护电器的分断能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流。因此上述明显违反了规范。必 须根据计算短路电流，选择高分断能力的微型断路器或者塑壳断路器， 使安装处的预期短路电流小于断路器的分断能力，从而确保断路器的分断能力大于安装处的短路电流，保证用电的安全性。 三、供配电设计的原则
（一）供电系统优化原则。在供电系统优化原则中首先要保证的就是系统的适应性，这时为了让电气设备的功能得到最大的发挥。然后是需要考虑供配电系统的安全可靠性。在设计线路的时候，必须要让线路具有绝对的绝缘强度和距离、热稳定性能和负荷性能都必须稳定，才可以保证尾电设备安全有效的使用。在设计供配电系统的时候，需要设置一定的防雷击设备和防雷设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一些条件相对特殊的环境中还需要设置防浪涌技术和防静电技术作为保障。还需要根据建筑物的等级和潜在的火灾危险设置非常有必要的预防措施。最后是在满足普通电气设备用电的安全基础和适用基础之上，采取世界上最为先进的用电节能技术，推动电力的合理有效利用。
（二）高效运行原则。尽可能的减少电能的直接损耗或者间接损耗， 将损耗的数值降到剥氏在已经满足建筑物的使用功能条件下和确保安全 无误的情况下减少供配电系统的建设资源，最大限度的缩减能源的消耗。 在设计供配电系统的时候，做到负荷均衡、线损最低、减少维修费用和 使用节能设备等方面，完全提高能源的利用效率。
（三）科学调整负荷原则。在设计的时候选择合适的设计系数，在提高设备利用率的时候尽可能的调整负荷的指数，在特殊清况下选用恰当的节能设备和技术达到节约用电的最终目的。
四、供配电系统设计
（一）负荷登记的确定和负荷容量的计算。负荷量等级的确定应该按照相关程序进行，通常情况下，具体步骤是按照以下标准进行的。一类高层建筑一级负荷包括了走道照明、值班照明、警卫照明、障碍照明用电，主要计业务和计算机系统用电，安防系统用电，电子信息设备机房用电，客梯用电，排污泵、生活水泵用电及消防电梯、应急照明、消防风机、水泵等消防负荷设备。二类高层二级负荷包括生活泵、排水泵电力和客户使用的电梯电力，主要通道及楼梯间照明用电。三级负荷就是除去一级负荷和二级负荷之外的所有电负荷。根据负荷三种级别不同的适用范围，大致的把电力负荷划分为居民用电和商业用电。因为居民用电和商业用电的计算方法不一样，所以在设置的时候会分别设置居民变电配置 房和商业变电配置房。居民用电一般都包括了生活相关的照明和动力等方面的用电，由居民变电配置房提供；电力商业用电一般都有售楼中心、商业电梯、地下室照明等，全部用电都是由商业变电房提供。我们在计算建筑负荷的方法有单位容量法和负荷密度法等，这两种都是我们在计算的时候最常用的方法。
（二）供配电电压设计。在电压系统的设计中，为了很好的保证供电系统的安全运行，我们在设计电压的时候需要根据相关的设计章程进行。一般清况下，当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜以 10(6)kV 供电；当用电设备总容量在250kW以下或变压 器容量在160kVA以下时，可由低压（380/220V）供电。对大型公共建筑，应根据空调冷水机组的容量以及地区供电条件，合理确定机组的额定电压和用电单位的供电电压，并应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响。
（三）变电设备所的布局。一般清况下都是根据负荷的分布和负荷容量的大小，确定变电所的具体位置和配置数量。选择变压器容量的时候，我们采取的负荷率一般都是75% -85%之间。低压线路的供电半径通常都是200m之内，当高层建筑的电容量超过500kW的时候，供配电的相关距离必须超过200m，需要考虑增加新的变配电所。在商业建筑中，一层楼房的商业价值都会很高，所以一般商业建筑的变电配置所都是安置在负一层这个位置，而且非常便于地下车道运输和装置变电设备。
（四）高低电压的结线和运行方式。对于高层建筑物来说，高低电压供电系统中的结线方式和运行方式都会按照如下的设计路线进行：首先是高压线采用一路的 10kV 进线，结线的方式利用的是单母线运行。变压器的低压侧边部分利用的是单母线分段结线运行方式，每一台变压器都对应的结一段单母线，每个母线段之间都是通过母联开关操控的。正常运行的情况下，每一段的母线都是独立工作的，当中间任何一台变压器出现故障退出正常运行的时候，通过手动方式关闭母联开关，那么同一组中的另一台变压器就会承担非常重要的负荷供电当变压器恢复正常倩况之后，母联开关就会自动开启，再次回到正常运行模式中。然后是在变压器低压部分的侧边设置一段应急母线，通过正常的电源用电和柴油发动机电源的供给向应急母线段提供电量，目的是为了保证应急状态下一级负荷的用电量，双向开关没有机械联锁和电气设置，目的是预防向市政供电所反向供电，消防设施的负荷用电就是采用双回路供电方式，并且在变电配置所的末端可以进行电箱之间的相互切换。
（五）高层建筑供配电系统节能设计。高层建筑以其高耗电特性，高层建筑的供配电系统必须考虑节能降耗要求，这就要求必须详细统计计算高层建筑内部的用电负荷情况，照明供电系统的优化与节能灯具的设计布置，各种机械及电气设备的优化设计，消防安全设施等的技能规划设计，还包括各种新能源的综合利用优化设计，例如太阳能发电、风力发电和热电冷三联供系统等再生能源系统的优化节能设计。
五、结语
在科技飞速发展的时代，各种高科技的电器层出不穷，人们对电器的依赖性也越来越大，随之用电量也大量增加，对用电质量的要求也越来越高。因此，在各种建筑建造时，一定要把供配电设备安装好，避免在使用过程中出现断电、漏电等情况。同时，在变压器以及柴油发电机组按照标准安装完成后，要对供电线路进行布线，需要注意供电线路的安全问题以及电能通过电缆传输过程电压稳定问题，保证用户的用电质量以及安全可靠性。
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论文作者:卢永杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/23
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