许宁宁
西安天华建筑设计有限公司 陕西省西安市 710000
摘要：随着经济与社会的快速发展，近年来我国城市化进程不断加快，高层建筑也因此各地大量涌现，这就使得高层建筑配电方案设计开始成为业界关注的焦点，基于此，本文简单分析了高层建筑电力负荷，并结合实例详细论述了高层建筑配电方案选择，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：高层建筑；电力负荷分析；配电方案选择
前言
近年来学界围绕高层建筑配电设计开展了大量研究，本文研究也受到了相关研究的影响，而为例提升研究的实践价值，本文选择了某地S高层建筑作为研究对象，该建筑地上建筑面积、地下建筑面积、总建筑面积分别为29320m2、12382m2、41702.32m2，高15层、总高度58.55m，属于典型的高层独立商业办公楼，抗震设防烈度为八度、属于框架剪力墙结构。建筑地上首层为消防中控制室、办公室、大堂，顶层为消防水箱间、电气机房、电梯机房。
1.高层建筑电力负荷分析
1.1电力负荷计算方法选择
对于现代高层建筑来说，其本身具备建筑面积达、楼层高、设施复杂等特点，这就使得高层建筑基于电力负荷的配电设计必须遵循节能、实用、安全、经济、智能等原则，电气设备负荷平衡、科学规划等目的也将由此实现。在高层建筑配电设计前，设计人员首先需要完成电力负荷的分析与计算，由此进行电力负荷分级，并遵循相关设计规范，即可满足配电设计需要。常见的电力负荷计算方法包括系数法、二项式法、估算法，考虑到单位面积功率法具备易懂易用优势，本文选择了单位面积功率法用于研究，单位面积功率法计算公式如下：
（1）
式中的、S分别为单位面积功率、建筑面积，一般取30~100W/m2，由此结合各专业提供的设备负荷，即可完成各楼层用电设备负荷数据的上计算。
1.2实例分析
结合S高层建筑实际，设计人员基于《低压配电设计规范》（GB 50054-2011）、《住宅设计规范》（GB50096-2011）等内容开展了电力负荷分析与计算，考虑到该建筑楼层较多、预期办公人口较多，因此设计人员明确了该高层建筑的负荷等级设计，其中一级负荷包括消防控制室、排污泵、喷淋泵、消火栓泵、正压送风机、排烟风机、屋顶稳压泵、消防电梯等所有消防负荷，以及应急照明、普通电梯、生活中水泵、地下二层污水泵、通信及安防系统电源；三级负荷包括冷却塔风机、空调机组、制冷机组、B3~F15层普通照明、锅炉房等其他电力负荷，由此可确定一级负荷合计为335.08kW、总负荷为4088kW，而结合同时系数，一级负荷、总负荷分别为268.06kW与3066kW。
供电电源选择了供电部门引来两路10kV电源，采用单母线分段系统的高压母线，两路10kV电缆依次进入地下一层高压分界室、变配电室，工程不设置集中式应急电源装置，这是由于两路10kV电源具备两路10kV电源特性。
2.高层建筑配电方案选择
2.1配电方案选择要点
为保证高层建筑配电设计质量，配电方案选择必须关注以下要点：（1）变压器选择。变压器的选择属于高层建筑配电方案的重要组成部分，变压器参数与台数选择、变压器类型确认、无功补偿容量计算均需要得到设计人员重视，负荷预判的未来电力使用空间留存也需要在变压器选择环节得到体现。此外，对比行业常见变压器与工程需要选择变压器类型、开展无功补偿容量的计算，即可为配电方案选择提供更有力支持。（2）采用不同的计算实例。为保证配电方案较好满足高层建筑需要，设计人员应选择多种实例开展计算工作，并通过数值比较最终完成配电方案的选择，这一过程中需重点关注电力设备的性能与功率等差异、变压器安全性、资源的最大化利用、配电设计风险性，由此方可保证高层建筑达到预期的建设目标[2]。
2.2实例分析
2.2.1具体的负荷计算
基于单位面积法开展负荷计算，设计人员依次开展了照明、0.38kV配电干线及支干线、动力、变配电室等负荷计算，可确定无功功率补偿前的总负荷、无功计算功率、功率因数分别为4088kW、2551kvar、0.84，结合要求取0.95为无功功率补偿后的功率因数，可得出补偿为1200kvar，因此变压器高压侧总负荷为3098kW，设计人员也由此选择了2台容量为2000kVA的变压器，并明确了1200kvar的无功功率补偿，表1为变配电室总负荷计算结果，其中无功补偿前低压母线总负荷包括照明、动力及平时消防负荷。
2.2.2电压选择与电能质量控制
考虑到S高层建筑属于典型的一类高层民用建筑，结合《高层民用建筑设计防火规范》、《供配电系统设计规范》等要求，在分析150m内的低压配电距离、220/380V的用电设备额度电压后，该工程最终配置了10/0.38kV的变配电室，且该建筑所有用电设备均采用三相四线制220/380kV的TN-S系统。而为了保证S高层建筑的电能质量，工程采用了无励磁调压分接头（±5%）、三相配电变压器（D，yn11联结组别），谐波抑制则采用了在补偿电容器上串接调谐电抗器的方式，为将线路电压损失控制在5%以内，S高层建筑采用了适当加大线缆截面积、使用铜芯电缆（电阻率小）的方式。
2.2.3变压器选择
工程选择了2台变压器，变压器电压比为10/0.38kV、无励磁调压，采用厂家配套供货的保护罩，属于三相双绕组干式变压器，采用D，yn11的联结组标号，变压器的防护等级为IP20。由于总视在计算负荷、一级负荷分别为3179kVA与282.17kVA，按75%负载率的变压器容量开展计算，可确定容量不得小于282.17kVA，且应处于2384kVA左右，最终选择的干式变压器（2000kVA）型号为SCB-2000，且同时加装开门报警、温显温控、风机、外壳等装置。
结论
综上所述，现代高层建筑电力负荷分析与配电方案选择具备较高现实意义，在此基础上，本文涉及的负荷计算、电压选择与电能质量控制、变压器选择等内容，则提供了可行性较高的高层建筑配电方案选择路径，而为了进一步提升高层建筑配电设计水平，物联网与智能家居带来的新挑战、配电自动化需求必须得到重点关注。
参考文献：
[1]黄柱中.高层建筑电气设计中低气压配电系统安全性探讨[J].住宅与房地产，2016（18）：69-70.
[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]王宏伟.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].科技创新与应用，2012，22：222.
论文作者:许宁宁
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/6
标签：负荷论文; 高层建筑论文; 变压器论文; 电力论文; 方案论文; 功率论文; 设计人员论文; 《防护工程》2018年第24期论文;