摘要：随着我国经济的快速稳定发展，当前城市中已经出现了越来越多的高层建筑，而高层建筑的运行过程中，对供配电系统提出了很高的要求，需要对高低压供配电系统进行合理设计。基于对高层建筑对供配电系统需求的了解和研究，本文指出了高层建筑高低压供配电系统的设计过程，并在此基础上提出提高高层建筑高低压供配电系统运用的具体措施。
关键词：高层建筑；高压供配电系统；电气设计
引言
高层建筑和低层建筑进行比较，其楼层比较高，因此其具体的用电量也会相对高一些，其电压的负荷载也会逐渐提高。近年来在高层建筑当中电气设备的数量和种类都在不断增加，背后的安全隐患也会随之增加，所以需要建立出安全可靠的供电系统。我国社会和时代不断发展，对于建筑的电气设计也提出了更高的要求，要以人们的需求和社会的需求为基础，进行具体的工作，本文主要针对高层建筑高低压供配电系统的设计及运用进行具体的论述。
一、高层建筑对供配电系统需求
1.1供配电系统的可靠性要求
在高层建筑运行过程中，由于建筑中的用电器功率和数量较大，对供配电系统的负荷要求很高，所以在设计过程中需要保证供配电系统的负荷能够满足高层建筑运行时的负荷要求，在供配电系统设计时对建筑负荷进行详细调查和计算，降低供配电系统的故障率。另外在高层建筑运行过程中，涉及多种消防设施的建设和使用，对于消防设施的运行过程来说，需要依靠电力让其运行，所以在供配电系统设计过程中，可以通过布置耐火性较高线缆的方式保证供配电系统能够正常稳定运行。
1.2电源转换的时间要求
对于高层建筑来说，通常会设置两个相互独立的电源，保证供点稳定性。这就需要在供配电系统设计时考虑其中一个电源发生故障的情况，要提升高层建筑供电稳定性，需要使电源切换时间能够满足相关要求。另外对于超高层建筑以及对供电稳定性要求很高的高层建筑来说，需要在供配电系统设计中设置柴油发电机，当发生断电时将其作为备用电源使用，在ATSE电源转换开关的选择过程中，可以首先选择PC级转换开关，并将开关转换时间与允许转换时间进行比较，当转换时间过长时，可在系统中设置UPS电源。
二、高层建筑高低压供配电系统的设计
在对高层建筑的供配电系统进行设计之前，有两个方面要明确，一是计算用电负荷，二是确定用电负荷的等级。用电负荷的计算是选择供电系统、电气设备、变压器容量、仪表量程以及导线截面的重要根据。就目前的发展水平来看，我国还没有诞生一套十分完整准确且权威的用电负荷计算方法，所以在实际设计中，采用的计算方法常是单位容量法与需要系数法。比如计算相同类型建筑的用电负荷大小可以根据已投入使用的高层建筑电负荷大小和变压器容量来进行适当估算。一般楼层较高所需要的用电量累计下来也就较多，所以用电负荷也比较大，在确定用电负荷等级的时候就要对其进行区分对待。一般一级用电负荷都是有两个电源来对其进行供电，一个正常使用，一个备用，这样其中一个电源出现故障的时候，另外一个能够在最短的时间内快速取代故障电源，并解决断电问题。下面将从高低压两个供配电系统方面来分析高层建筑的供配电系统。
2.1低压配电系统
低压配电系统主要是由配电变电所、高低压配电线路、配电变压器以及其他控制设备组成。在高层建筑中经常使用的配电方式有树干式、链式、放射式和混合式四种主要形式。其中混合式配电方式使用最多，也是最适合高层建筑配电使用。
（1）树干式
顾名思义就是利用一条主干线将各个分配电箱与总电线互相连接起来的配电方式。这种配电方式的优点十分明显，投资建设使用的成本较低，而且施工建设十分方便。不过不足之处也是十分显著，比如一点配电主干线出现问题，受到断电影响的范围十分大。所以树干式的配电方式一般在对供电可靠性不高的场所使用，其用电负荷比较平均，电源设备容量也不大。
（2）链式
链式与树干式有点类似，就是在一条主供电线路上连接多个分配电箱或用电设备，这种供电方式因为线路上缺少分支点，所以投资成本不高，对电缆线路的铺设十分适合。不过当出现供电故障的时候，对线路进行检修时要对所有的用电设备进行停电，所以供电的可靠性相对较差，一般适合可靠性要求不高的小容量用电设备。
（3）放射式
放射式是由总配电箱直接将电供给分配电箱的方式。这种分配方式由于是各个负荷单独受电，所以一旦发生断电故障的时候，不会对其他分配电箱设备产生影响，因此其供电的可靠性相对较高，而且在实施过程中比较容易集中控制，不过不足之处就是线路太多，系统的灵活性不高。放射式分配方式适合于设备容量十分大，需要集中控制电源的场合。
（4）混合式
混合式就是放射式与树干式两种配电方式共同使用，配电方式如上所述，这种配电方式在高层建筑中使用频率是最高的。
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2.2高压供配电系统设计
（1）高压供配电方案确定
对于高层建筑来说，运行过程中有更多的用电器，所以电路负荷更大，导致高压供配电线路电压在10kV以上，要保证高压供配电线路能够正常运行，当前已经开发出了三种供配电模式，即单侧双回路供电模式、环形双回路供电模式和双侧双回路供电模式，其中环形双回路供配电模式的供配电可靠性最高，但是这种供配电模式系统的建设成本最高，而双侧双回路供电可靠性居中，单侧双回路供电模式的系统建设成本最低，但是供配电可靠性最低。在高压供配电方案确定时，具体的供配电模式选择需要根据建筑对供配电的可靠性要求和建筑投入成本进行选择。
（2）高压主接线方案确定
高压主接线方案由高压供配电方案直接决定，需要根据建筑运行时电源的使用数量确定高压主接线方案，然而为了保证高压供配电系统对高层建筑的供配电可靠性，通常采用最复杂的建设方式，即在高压供配电系统中设置母线开关，并且将单母线分段，这种高压供配电系统可以实现当其中一个电源发生故障时，能够通过母线开关对故障电源侧的线路进行供电，充分提升了高压供配电系统的供配电可靠性，这种供配电系统建设过程中，系统的建设成本最高，但是在当前的高层建筑供配电系统建设中，这种供配电系统的应用最为广泛。
三、提高高层建筑高低压供配电系统运用的具体措施
3.1针对不同的负荷等级，给予不同的电源保障一级负荷主要是采用两个电源提供电力支持，而针对二级负荷，主要是利用两个专用回路来提供电力，若要一级负荷保持不停电，就需要采用柴油发电机组。针对类似于事故照明灯等特殊的设备，需要准备蓄电池，这样在出现故障的时候，可以持续供电，对于一些可能出现的情况，要提早做好预防，要设置可以随时进行充电并且是相互独立存在的干电池应急灯群，这样在实际工作当中，工作人员遇到突发情况才可以尽快的撤离。
3.2利用安全的接地方式
接地方式对于高层建筑供配电系统的安全具有直接的影响，要想提高供配电系统的安全性，就要采用比较安全可靠的接地方式。针对我国当前的高层建筑物，采用工作接地与保护接地进行混合，这样组合而成的接地系统使用起来比较方便。一般情况下，接地电阻值与国家标准相比都比较高，而利用高层建筑基础钢筋的自然接地电阻为基础，再设置好人工接地方式，这样就会形成良好且完整的高层建筑接地网，通过这样的方式，可以有效的提高高层建筑供配电系统的可靠性。
3.3选择合适的变电所的位置
在选择高层建筑的配电所的具体位置的时候，要进行综合的考虑，选择的位置要与负荷中心和电源侧接近，设备的吊装运输要比较方便，其通风和散热情况也要良好；选择配电所的具体位置的时候，不能选择有剧烈震动的地方，也不能选择有积水地方的正下方，一些具有腐蚀性和经常出现雾霾的地方也不适合设置配电所，要将这些地方避免。
3.4应急柴油发电机组的设置
在高层建筑一级负荷的供配电系统中，普遍会采用应急柴油发电机组。在供配电系统的中心位置，以实际情况为基础，选择柴油发电机组的具体数量，这样一来，一级负荷的供电持续性才能够得到保障。若是使用单台发电机组的情况，就需要使意外情况尽量不会出现，如果发电机出现故障，那么就很难保持供电，这就需要将应急供电系统进行严格的分隔，可以准备一台备用的柴油发电机组。如果高层建筑的高度在200m之上，这样一来，垂直的运输难度是比较大的，楼板的承受能力无法满足基本的需求的时候，可以利用EPS和UPS对供电的持续性进行有效的保障，如果这些办法也无法实行，可以在高层建筑的顶部设置容量较小的柴油发电机组，但是要确保对于建筑不会产生不利的影响。
3.5 ATSE电源转换开关的选择
在选择ATSE电源转换开关的时候，对于负荷的性质要进行充分的考虑，要满足设备中断供电的时间间隔要求，可以首先选择PC级的转换开关。当电源转换的时间和重要负荷的允许中断供电时间之间进行比较，电源转换时间比较长时，要保证重要负荷供电的持续性，可以加装UPS电源。在具体的设计中，应以实际情况为基础，进行科学合理的区分，每一供电区域的持续性都要得到有效的满足。
3.6采用无功补偿装置
采用集中或分散的无功补偿装置，可以有效的提高供配电系统的功率因数，从而提高供电质量，减少电能损失，从而达到节能环保的目的。
四、结束语
随着时代的不断发展，我国高层建筑在城市中越来越普遍，数量越来越多，因此人们对于高层建筑中的供配电系统也逐渐开始关注。高层建筑比较复杂，在供电系统设计的过程中，要不断进行深入的研究，将各个方面的资料进行综合的分析，以完善高层建筑中的高低压供配电系统，提高高层建筑供电的安全性和可靠性。
参考文献：
[1]探究高层建筑高低压供配电系统的设计及运用[J].张建林. 建材与装饰.2016（05）
[2]高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析[J].刘道铜. 科技致富向导.2014（35）
[3]试析高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性[J].黄稳正. 绿色环保建材.2017（02）
[4]高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析[J].陈睿. 科技展望.2015（35）
[5]关于高层建筑低压供配电系统设计的研究[J].祝伟. 科技创业家.2013（22）
[6]浅析高层建筑高低压供配电系统设计[J].乔波，张顺文. 中小企业管理与科技（下旬刊）.2014（02）
论文作者:蔡哲伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/1
标签：供配电论文; 高层建筑论文; 系统论文; 电源论文; 负荷论文; 方式论文; 高压论文; 《基层建设》2019年第11期论文;