高層建筑電氣設(shè)計中供配電系統(tǒng)至關(guān)重要，會影響到整個建筑的安全與使用，本文就主要研究高層建筑對供配電系統(tǒng)設(shè)計的原理以及需要注意的問題。

　　《水利與建筑工程學(xué)報》是由教育部主管，西北農(nóng)林科技大學(xué)主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)性科技期刊(雙月刊)。本刊創(chuàng)刊于1991年，原刊名《防滲技術(shù)》(內(nèi)部發(fā)行)，1995年公開發(fā)行(季刊)，2003年更名為《水利與建筑工程學(xué)報》，2010年由季刊變更為雙月刊。

　　電力負(fù)荷根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電的損失和影響程度分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。科技在不斷進(jìn)步，其中高、精、尖的儀器設(shè)備比例不斷增加,這類儀器設(shè)備對電能質(zhì)量要求較高，如何才能滿足不同設(shè)備的用電要求呢，供配電線路的設(shè)計相當(dāng)重要。對供電的可靠性、安全性、經(jīng)濟性及電能的質(zhì)量更高的要求。

　　1、高層建筑對供配電系統(tǒng)設(shè)計的要求

　　高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計，是高層建筑電氣設(shè)計的重要組成部分，合理與否會影響整個建筑使用功能及安全。由于現(xiàn)代高層建筑通常是集辦公、娛樂、商業(yè)或居住等功能于一身，具有多元化功能，同時與消防、空調(diào)、給排水等相關(guān)專業(yè)以及與現(xiàn)代化管理手段相配套的設(shè)備也相當(dāng)多，因此在對高層建筑進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計師應(yīng)根據(jù)其本身性質(zhì)、功能及規(guī)模，明確建筑相關(guān)電力負(fù)荷等級，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓╇娋W(wǎng)的實際情況，才能確定高層建筑供電電源的電壓等級、電源回路數(shù)、專線電源還是公用電源以及是否設(shè)置自備電源等。對一個高層建筑的供配電系統(tǒng)的設(shè)計，除了考慮技術(shù)方面(主要為規(guī)范要求) 的因素外，還必須考慮工程投資，運行維護管理等諸方面的因素。

　　2、建筑電氣工程設(shè)計節(jié)能應(yīng)遵循的原則

　　1.1優(yōu)化供電設(shè)計，促進(jìn)電能合理利用。

　　在進(jìn)行民用建筑工程電氣設(shè)計時，既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能，首先考慮的是適用性，也就是能夠為建筑電氣設(shè)備的運行提供必需的動力，建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好的人工環(huán)境提供必要的能源;能夠滿足用電設(shè)備對于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性;能夠保證建筑電氣設(shè)備對于控制方式的要求，從而使電氣設(shè)備的使用功能得到充分的發(fā)揮。其次考慮的是安全性，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定裕度，確保供電、配電與用電設(shè)備的安全運行;有可靠的防雷接地裝置，防雷擊技術(shù)措施;特殊功能要求的場合下還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施，按建筑物的重要性與火災(zāi)潛在的危險程度設(shè)置相應(yīng)必要的技術(shù)措施。在滿足民用建筑電氣工程的適用性和安全性的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化供配電設(shè)計，促進(jìn)電能合理利用。

　　1.2提高設(shè)備運行效率，減少電能的直接或間接損耗。

　　在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設(shè)投資，最大限度的減少電能與各種能源的消耗。做到選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用，提高能源的綜合利用率。

　　1.3合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計系數(shù)。

　　提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率設(shè)計時盡可能合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計系數(shù)，在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

　　3、高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1供電需求

　　高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)從整體來進(jìn)行，至少需要兩路獨立市電電源，另外，還需應(yīng)急電源或備用電源的設(shè)置。

　　3.2電源

　　高層建筑正常電源數(shù)量應(yīng)至少兩個，采用專線由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以是10kV、20kV、35kV或110kV。如果某路電源斷電時，必須保證剩余電源供電需在二級以上負(fù)荷。應(yīng)急電源和備用電源是高層建筑必不可少的一部分，其可以設(shè)柴油發(fā)電機來進(jìn)行，此柴油發(fā)電機確定柴油發(fā)電機的額定輸出電壓需根據(jù)負(fù)荷大小、單臺電動機最大啟動容量、供電半徑等因素來進(jìn)行。當(dāng)建筑物高度比200m低時，采用低壓柴油發(fā)電機;如果建筑物高度在100m~400m時，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，對柴油發(fā)電機的額定電壓進(jìn)行確定;當(dāng)建筑物高度比400m大時，采用高壓柴油發(fā)電機。

　　3.3高壓供配電系統(tǒng)

　　主配變電所-分配變電所結(jié)構(gòu)是高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)。主配變電所應(yīng)采用單母線分段的主接線形式放射式引至分配變電所。高壓系統(tǒng)配電級數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，35kV電壓等級可直降到0.4kV;也可先將35kV降壓到10kV，再將10kV降到0.4kV。

　　3.4配變電所

　　配變電所地址的選擇嚴(yán)格根據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》GB50053、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008、《35~110kV變電所設(shè)計規(guī)范》GB 50059中的有關(guān)規(guī)定。也就是說，配變電所地址應(yīng)設(shè)在離人們遠(yuǎn)的地方，變電所、主要的配電間不應(yīng)設(shè)在伸縮縫、沉降縫及存在漏水危險的地方，在出入口處不宜放置發(fā)電機和變壓器。配電變壓器的長期工作負(fù)載率不宜超過85%。在負(fù)荷中心設(shè)置配變電所，在地下一層和首層設(shè)置主配變所，也可設(shè)獨立的變電站。在避難層、頂層設(shè)置分配變電所，其變壓容器容量應(yīng)小于1000kVA。針對高層建筑而言，在主配變電所中應(yīng)設(shè)置值班室，值班室可以獨立存在，也可以與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通。根據(jù)高層建筑的具體情況，配變電所的高低壓開關(guān)柜可以選擇從多種形式中選擇。對于大截面電纜或電纜數(shù)量較多時，應(yīng)設(shè)電纜夾層，其高度要控制在1.8m和3.2m之間。配變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)置低壓集中自動電容補償裝置。補償要求按當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)沒有明確規(guī)定時，補償后低壓側(cè)進(jìn)線處的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上。電容補償裝置的選擇應(yīng)考慮配電系統(tǒng)中高次諧波的影響。繼電保護按《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》GB50062、《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》GB/T 50063、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16的要求執(zhí)行。并符合下列規(guī)定：(1)當(dāng)高壓系統(tǒng)采用中性點經(jīng)小電阻接地方式時，應(yīng)設(shè)置零序速斷保護，零序保護裝置動作于跳閘，其信號接入事故信號回路。(2)當(dāng)分變電所離總配變電所距離較遠(yuǎn)且上級保護不能滿足分變電所進(jìn)線處保護靈敏度要求時，分變電所進(jìn)線處應(yīng)設(shè)一級保護。如果必要，分變電所的變壓器可設(shè)差動保護。(3)高層建筑宜采用綜合繼保單元，分散布置在高壓配電裝置上;低壓系統(tǒng)宜采用多功能儀表。高壓、低壓、柴油發(fā)電機組成統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)并接入BMS系統(tǒng)。

　　高層建筑高壓宜采用集中控制方式，對變壓器主斷路器、分段斷路器、主要饋出回路斷路器宜采用集中監(jiān)視方式。主配變電所應(yīng)采用直流操作電源，分配變電所視具體情況采用直流操作電源或交流操作電源。所用電源宜引自配電變壓器。

　　高層建筑對備用、應(yīng)急電源有一定的要求，具體要求如下：(1)按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置應(yīng)急電源。(2)采用獨立于正常電源的電機組設(shè)備備用電源。 (3)柴油發(fā)電機房宜設(shè)在地下一層，也可設(shè)置獨立的柴油發(fā)電機房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機組。

　　4、結(jié)語

　　總之，在對高層建筑供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，其負(fù)荷容量計算是否準(zhǔn)確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟，運行是否能保持穩(wěn)定、安全等方面，將決定其最終成果的優(yōu)劣。

　　參考文獻(xiàn)

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　　參考規(guī)范(包括但不限于下述規(guī)范)

　　1.《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》GB50053-94

　　2.《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008

　　3.《35~110kV變電所設(shè)計規(guī)范》GB 50059-92

　　4.《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95 (2005版)

　　5.《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB 50052-2009

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