摘要：近年来，随着建筑行业的快速发展，高层建筑在数量与规模上均有较大提升。供配电系统设计是高层建筑的重要组成部分，高层建筑的电气设计人员充分优化配电系统的某些条件，最终建成技术先进，经济，安全供配电系统，以确保高层建筑的运作合理性，避免各种电气系统运行的不稳定、供配电设施设备浪费、供配电系统不合理等问题。
关键词：高层建筑；电气工程；供配电系统设计
引言
高层建筑是高度大于27m的住宅以及高度超过24m的工业建筑和其它民有建筑物，分为一类高层建筑和二类高层建筑。由于该种建筑物中电气设备多、要求高，供配电系统稳定性和可靠性对于人们的日常生活和工业生产影响较大，供配电系统是进行高层建筑物电气设计中必不可少的重要组成部分，电气设计人员应该提高自身业务能力和知识储备，提升高层供配电系统的性能。
1高层建筑电气工程供配电系统设计的主要原则
供配电系统作为高层建筑机电工程的重要基础，承载着建筑电力系统电能的供配电环节，在变配电系统的设置上也可以分为区域变电站和用户变电站两种部分。高层建筑的供配电系统主要服务对象就是以建筑使用者以及建筑内部电气设备为主，所以供配电系统的稳定运行，能够对建筑电力系统整体的安全性能具有非常重要的影响。一般来说，高层建筑相关的供电系统主要采用的是单方向流动的模式，由市政高压（35/10/6kV）电源端至用户端(220/380V)，合理的电源分配和降压的快速处理，使得外部电能转化为可供用户端直接使用的电能。由于现阶段高层建筑市政供电电压一般为35kV及以下，所以结合建筑设计的实际需求、市政条件选取合理的电压等级，使变压器尽量深入负荷中心，减少电缆线路损耗。通过科学合理的负荷计算判断用电量、系统负荷等级等基础参数，综合各种可能出现的问题，解决各种供配电问题，这样才能满足建筑基础整体的使用功能，也要够保证高层建筑供配电系统的可扩展性。在高层建筑电气工程供配电系统设计时，也必须遵循安全性、先进性、节能环保的设计要求。设计人员在进行供配电系统设计时，必须要充分的考虑到节能环保的需求，根据科学的方式判断设备型号，了解最新电气设备，尽量避免出现资源浪费、采用已淘汰的设备的情况，加强供配电系统的成本控制。此外还应该选用节能环保、安全性好的设备及材料，最大程度上减少高层建筑供配电施工过程中及后期使用中的环境污染等问题。
2高层建筑供配电系统具体设计
2.1高压配电系统的设计
高层建筑物对于电气系统的要求很高，消防负荷及其重要负荷为二级负荷及以上，严格做好电气工程供配电设计可以很好的保证建筑物电气设备和生产生活用电的需求。大中城市一级负荷的供电系统多采用两路相互独立的10kV供电线路（满足GB50052中一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏的要求）；二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电，在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路供电；小城镇多采用一路10kV市政电源外加柴油发电机组供电，两种供电电源对高层建筑物同时进行供电，满足最高负荷等级为一、二及负荷的要求，满足规范要求；也有部分地区采用双电源时仍要求设置柴油发电机组，需提前当地政府、电力部门沟通协调。高压配电系统在高层建筑物中起到了很大的作用，一般情况下，多采用单母线的方式进行分段供电，线路可以较为方便的进行切换，可以为备用电气设备进行供电，从而可以保证用电设备的正常使用。高压母线都是分段进行设计的，可以保证和电源进线实现很好的匹配，只有在极特殊情况下，才应用母线不分段界线的办法。高层建筑变配电房操作电源一般采用镍隔电池柜（或分布式直流电源模块）作为直流操作、继电保护及信号的电源。继电保护功能如下：a. 进线柜保护功能：电流速断保护、过电流保护；b. 变压器馈电柜保护功能：电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、高温报警和超温保护；c. 高压继电保护采用微机综合继保装置、具备遥信、遥测监控功能，配RS485通讯接口；d.高压开关柜应具有“五防功能”。高层建筑内的变电所一般装有两台及以上变压器的变电所，当任意一台变压器断开时，其余变压器的容量应能满足全部一级负荷及二级负荷的用电。
2.2低压配电系统的设计
低压配电系统是先进电气工程的关键要素，低压配电系统是高层建筑施工、使用的重要能源系统，可以在确保高层建筑的整体使用中发挥重要作用。在低压配电系统中，采用放射式、树干式相结合的供电方式，消防用电设备应采用专用的供电回路，当建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。备用消防电源的供电时间和容量，应满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。低压配电系统的接地保护措施不仅保护了建筑物的能源供应和电压以及建筑物的低压区域，而且有效地防止了电网的突发情况。低压配电系统的电流，电压和电压分布对外部影响很敏感。在设计和设计低压配电系统时，可以对低压配电系统的电流模式进行详细分析，包括低压配电IT系统、低压配电TT系统以及低压配电TN-S、TN-C-S系统等。
电气过载、短路等一直是我国建筑火灾的主要原因高层住宅负荷集中，用电量大，更需要重视；电气火灾隐患形成和存留时间长，且不易发现，一旦引发火灾往往造成很大损失，根据有关统计资料，我国的电气火灾大部分是由电气线路直接或间接引起的，因此，有必要设计包括剩余电流电气火灾监控系统在内的相关系统，对建筑物整体供配电系统进行全范围监视和控制，对于预防电气火灾，保护电气安全起重要作用。
2.3选择供配电系统中的导线
在供配电系统中最基础的也是最不可少的设施就是线路，它是运输电能最重要的设施。因此，设计人员要选择合适的导线材料作为电路设计的材料，在满足相关操作规范和实际需求的基础上，将导线布局最合理化，导线材料是最重要的选择指标，同时，导线线路越短，成本就越少，同时导线在满足需求的条件下减到最短也可以将电能的损耗降到最低，既满足了经济节能设计要求又可以保障线路的安全。随着社会发展及规范更新，高层建筑中电线电缆越来越多的采用无卤、低烟、阻燃型电线电缆，特别是一类高层建筑、超高层建筑内的商场、超市等人员密集场所或有低毒性要求的场所，应选用低烟无卤绝缘电缆。高层建筑消防配电线路与其他配电线路敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。
2.4供配电系统配电箱的设置
根据电气设计的相关要求，供配电系统的配电箱中应该安装各种开关保护装置、测量仪表和多种辅助设施，在完全封闭或半封闭状态的柜体或保护屏实现电气元件进行集合。一般情况下，可以采用自动开关装置或者采用手动的方式对电路进行分断控制，如果供配电线路存在故障，可以对故障区段进行隔离，发出相应的报警信号。在发、配、变电所中，可以安装测量仪表来对配电网运行参数进行采集和显示，还可以调整多种电气运行参数，利用信号装置提示运行参数的偏离情况。高层建筑物中的配电箱，供电回路应该满足下列要求：a.保证照明系统、插座、风机盘管分别由不同的支路供电；b.空调若采用分体式时装置的回路可以划分成柜式空调和壁挂式空调供电的插座；c.壁挂式空调插座安装高度较高，不安装漏电保护装置之外，其它的插座都应该单独安装漏电保护装置。
2.5电气设备低压断路器的选择
在现代高层建筑中，由于照明系统、供电系统必须要以低压断路器对主体电器进行控制和保护，所以低压断路器的安全性和可靠性就尤为重要。低压主进、联络断路器设过载长延时、短路短延时、短路瞬时保护，其他低压断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器，部分回路设分励脱扣器，这些回路在火灾时由消防控制室自动（或手动）切断火灾场所相关非消防设备电源。电气设备低压断路器可以分为直流和交流等两种电路，根据结构类型又可以分为封闭式和框架式两种低压电路。当空气开关中安有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的50~60%左右就必须对不重要的用户进行切除，否则很有可能导致电动机烧坏或者是电网电压无法恢复，而这种失压保护会马上启动，使得欠压脱扣线圈在线电压上并联。等到电压恢复正常供电时会吸住衔铁，当电压降至额定电压的50~60%时，吸力没有弹簧的拉力大十衔铁就会撞击锁扣，断开触头，所以低压断路器最主要的目的就是对线路的保护，根据保护对象的不同还可以采取具有针对性的保护措施。例如在变电所所采用的低压断路器中，不仅可以具有低压断路器通用的保护装置，而且还能够具有远程控制的功能。
结语
本文对高层建筑电气工程供配电系统的设计进行分析，能够明确在高层建筑中电气设备非常多，而且施工非常的复杂，如果不能够科学合理的设置供配电系统，不仅会增加电能负荷，也会造成高层建筑电气工程供配电系统无法正常运转，造成严重的经济损失，甚至会出现安全事故。在高层建筑电气工程供配电系统设计的过程中最主要的就是保证安全可靠的运行，通过加强高层建筑用电安全的关键设计，对电器设计中低压供配电系统可靠性问题进行研究，并且提出相应的解决对策，能够保证电气设备整体的运行效率。
参考文献
[1]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.
[2]徐国华.现代高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析[J].住宅与房地产，2018（19）：131.
[3]蒋珊珊.高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析[J].低碳世界，2019（05）：43-44.
[4]邱慧萍.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨[J].中国战略新兴产业，2019（48）：176.
[5]《建筑设计防火规范》 GB 50016-2014（2018年版）.
[6]《供配电系统设计规范》 GB 50052-2009.
[7] 《低压配电设计规范》GB 50054-2011.