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摘要：本文主要探讨高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性，为高层建筑电气设计提供理论参考。
关键词：低压供配电系统；高层建筑；电气设计；可靠性
前言
随着我国经济的发展，城市化水平不断提升，城市高层建筑数量也随之增加，相应的对建筑电气设计提出了更高的技术要求。要保证高层建筑电气设计低压配电系统的质量，对其供配电系统的可靠性设计就必须加强。在现代化的高层建筑中由于投入的电气设备种类较多且使用的数量较大的特点，故而在高层建筑电气设计中必须提高对低压供配电系统的设计质量要求。大部分建筑的电气设计的供电及用电安全性都要求很高，特点是高层建筑电气设计不但要满足供电稳定性和安全性，还要满足智能化、自动化的电气要求。要实现安全、可靠的低压配供电系统，就必须根据建筑的实际需要、特点及用电设备的性质等来考虑，设计出科学、合理的供配电系统。
1低压供配电系统在高层建筑中的重要性
在高层建筑中，电梯等重要设备的使用给人们日常生活带来了无比的便捷，同时也会因为其无法正常使用而感到烦恼或是正在使用时出现问题。一旦出现问题，可能会直接危及人生安全。其中部分原因是由于低压供配电系统的安全性与可靠性得不到保障造成的，无疑低压供配电系统的安全性与可靠性等方面在高层建筑中显得十分重要。
2高层建筑低压供配电系统设计要求
高层建筑电气设计中低压供配电系统的可靠性直接关系到人身安全和经济财产安全。要保证高层建筑供配电电源的可靠性，较为困难。由于高层建筑的用电负荷较大，其中以I、II类负荷为主，对于电气设备的电能质量要求较高。同时，因高层建筑高度问题，所以其供电线路也较长。目前我国对高层建筑的消防安全设计高度重视，其消防用电安全设计也是大大的加强了。高层建筑中主要消防用电设计内容有：消防控制室、消防泵、防排烟设施、消防电梯及其排水泵、火灾应急照明及疏散指示标志、电动防火卷帘等。对于一类高层建筑：消防控制室、消防泵、防排烟设施、消防电梯及其排水泵、火灾应急照明及疏散指示标志、电动防火卷帘、走道照明、值班照明、警卫照明、航空障碍标志灯、主要业务用计算机系统电源、安防系统电源、电子信息机房电源、客梯电力、排污泵、变频调速恒压供水生活泵等用电设备均应按一级负荷要求供电。对于二类高层建筑：以上用电设备均应按二级负荷要求供电。高层建筑低压供配电系统的设计应该遵循简单可靠，安全易操作的要求。
3高层建筑低压电源配置
3.1电源要求
对于高层建筑电气设计中低压电源的配置要求包括两个方面：（1）非消防I、II 级负荷供配电要求。为了确保供电的可靠性，非消防I级负荷应该由双电源进行供电，如此可保证一个电源出现故障，仍可正常供电，不会引起断电事故的发生。而对于特别重要的I 级负荷，应增设应急电源。对于非消防II级负荷而言，则可采取双回路进行同时供电，保证充足电量；（2）消防I、II级负荷供配电要求。当消防用电负荷是I级时，系统主电源和备用电源应独立于专用回路的双电源进行供电。而对于特别重要的I级负荷，应增设应急电源；当消防负荷是II级时，系统主要电源和变电系统应该采用双回路电源来供电。当消防用电设备需要双重电源时，可把任何一个回路设置成主电源；当出现异常断电时，可确保另一个电源自动进入供电状态。对于高层住宅的消防配电系统应该设置在建筑物电源线处或配变电处。
3.2干线配置
高层建筑干线配置主要有三种方案：（1）采用一路电源和一台变压器，把低压单母线分段。需设置应急备用电源，其需要有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求。该种方案在一般性的高层建筑住宅较为适用，超大负荷的住宅不太适用。该方案满足了规范化设计的要求，但应急电源容量较大，投入相对较高；（2）采用独立两路电源和两台变压器，分列运行，将低压单母线进行分段，设置应急备用电源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该种方式可有效确保供配电的可靠性，适应高层建筑，尤其是负荷较大的高层建筑；（3）采用一路电源和一台变压器，采取低压母线分段，并通过电源线低压侧引出两个回路电源，分别应用到不同的低压分母线段之中。另设置应急备用电源，以满足消防负荷用电。
4高层建筑低压供配电系统分析
4.1低压供配电干线分支模式
高层建筑常用的低压供配电分支模式包括三种：（1）树干式分支。树干式的供配电方式主要是把建筑各个楼层的配电箱设置在电气竖井内，通过插接式封闭母线槽、预分支电缆、电缆穿刺线夹等把电有效分支。该模式主要在楼层多、负荷大的建筑，优势在于安装维修方便，减少了低压配电屏的量；（2）分区树干式分支。该种供配电方式采取每个回路干线负责一个供配电区域，可靠性较好。其中，每一个回路干线负责5到6层。对于高层建筑而言，层数较多，因此分区可按照实际情况进行优化调整，但最高层数不可大于10层；（3）放射式分支。该模式也是高层建筑低压供配电的主要方式之一，在消防设施或重要用电负荷中可采取该种模式，也就是应用专用型垂直干线回路。主用回路和备用回路是相互独立的，可在末端供配电箱进行自动转换。
4.2高层建筑配电设计
在预估高层建筑用电负荷时，应该充分考虑建筑所在地的气候特征、经济水平、电费等情况，计算楼层每个单位的用电负荷，在计算出整个建筑的用电负荷。再根据经济发展和用电负荷要求的变化，提高配电线路的设计，既要满足实际需要，又要确保可靠性和节约性。干线系统需根据建筑层数、面积等情况进行计算。
5高层建筑低压供配电系统可靠性分析
5.1系统主接线可靠性分析
高层建筑低压供配电系统是直接面向控制终端的，设备多、分布广，且现场条件较为复杂，系统本身和设备频繁操作、故障问题等会导致谐波干扰等情况，可靠性要求较高。要求低压供配电系统要采取系统集成的方式，降低投资和运行费用。高层建筑低压供配电一般采用交流380/220V放射式和树干式结合的供电方式。对于集中负荷和重要负荷采取放射式供电；照明及一般性负荷采用放射式和树干式结合供电方式。可满足供电要求，提高供电安全性和可靠性。另外自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级。
5.2备用电源可靠性分析
高层建筑备用供电系统多采用采油发电机组，为了提高供配电系统的可靠性，一般要满足这些要求：（1）当采取单台机组时，额定容量不得超过1500KVA；（2）当大型商业高层建筑的应急电源时，如供电系统中断后，应在10s内投入到正常运转，以减小经济损失；（3）当发电机组达到额定转速时，应分批投入负荷，先大容量后小容量，错开投入时间减小低压母线的起动压降；（4）当电网正常恢复供电时，则要延时30到60s自动恢复市电供电， 再延时几分钟停止运转采油发电机组。
5.3配电设备的可靠性分析
供配电设备选择的先进性，设备自身的可靠性直接影响低压供配电系统的可靠性。因此，需要选择性能良好的设备，比如变压器、继电保护设备等。这些设备自动化程度高，具有一定的错相保护、自动分合闸等功能，大大提高了低压供配电的可靠性。高层建筑可选用防火性能好的箱型干式变压器。因为干式变压器的绝缘材料均是难燃、阻燃性质材料，即使出现火灾、雷击等情况，也不会造成很大灾害。同时，干式变压器具有很强的防潮和防污性能，可在恶劣环境中运行。
6结语
综上所述，将低压供配电系统的可靠性和安全性的问题作为关键，是因为在设计当中，低压供配电系统设计是建筑工程中的一项重要环节，不仅要能够保证供配电系统的可靠，同时也要保证线路的安全，这需要相关专业的电气设计人员更加努力的学习完善并借鉴一些先进的设计经验提升自己的专业水平，从而将建筑供配电系统的设计做得更加完善，才能使建筑低压供配电系统的设计不断优化，更好地顺应时代的发展。在低压供配电系统设计过程中还需注意做好安全防护措施，改进供配电系统的漏电及防雷设计，减少高次谐波分量带来的影响。此外，在选择电气设备时，应该选取安全可靠性比较高、标准技术比较先进的产品。在确保提高低压供配电系统的可靠性的同时，还得坚持预防为主，安全第一的设计原则。
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论文作者:吴波
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月上
论文发表时间:2016/9/18
标签：高层建筑论文; 低压论文; 供配电论文; 系统论文; 电源论文; 可靠性论文; 负荷论文; 《建筑建材装饰》2015年11月上论文;