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高层建筑电气工程供配电系统设计的分析申园园

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：申园园

[导读] 摘要：伴随着社会经济的高速增长与人们生活水平不断提升，建筑行业得以迅猛发展，格式各样的高层建筑拔地而起，而供电和配电系统设计是高层建筑的重要组成部分。

        河北省第四建筑工程有限公司河北省石家庄市 050000
        摘要：伴随着社会经济的高速增长与人们生活水平不断提升，建筑行业得以迅猛发展，格式各样的高层建筑拔地而起，而供电和配电系统设计是高层建筑的重要组成部分。高层建筑的设计者充分优化了配电系统的一些条件，最终建立了先进的技术、经济、安全的供配电系统，以保证高层建筑运行的合理性，避免对人们的生活产生负面影响。
        关键词：高层建筑；供配电系统；设计与分析
        引言
        设计讨论近年来，城市中的高层建筑数量有所增加，这些高层建筑将对人们的生活和城市的发展产生一定的影响。因此，在规划高层电气设备时，相关人员需要分析建筑物的电气设计，对其进行深入讨论，并根据建筑物的实际需要对规划进行多处更改。要保证最终设计的合理性。
        1概述高层建筑供配电系统的相关设计内容
        在现在的高层建筑中的电气工程中最基础的组成部分就是供配电系统，以使用效果为分类标准分类的话，它可以分为区域变电站、用户变电站两部分，主要是控制建筑中电能的分配与使用环节，供配电系统的使用与设计要符合它的使用对象的要求，供配电系统的使用对象主要是用户以及以它为基础的电气工程，因此供配电系统的整体设计要符合用户以及电气工程的要求。这样既可以提高用户的满意度又可以在很大程度上保障电气工程的安全性。电流由电源端逐级流向用户端是高层建筑配电系统主要的应用模式，这种模式成为功率单方向流动。采用这种模式的主要目的是有利于做降压处理、利于电能的分配。10/0.4kV是现在高层建筑普遍设计的供配电电压等级，设计人员在设计供配电系统的时候不能只借助理论进行设计，要根据建筑的具体使用情况，特殊需求科学地确定。
        2高层建筑电气工程供配电系统设计的主要原则
        在一个高层建筑的机电工程中供配电系统显得非常的关键，它由区域、用户两大变电站组成，整个建筑的电力系统电能的相关配用工作都由它来负责。位于高层建筑中的供配电系统主要为建筑中的人员或是内部电气设备提供服务。因此供配电系统的是否稳定运作直接关乎到建筑的整个电力系统的安全性能。通常而言，当下高层建筑的供电系统多是采取单向电流流动的方式，即从电源端流动至用户端，如此做法可以在第一时间处理电源的降压和分配工作，使得电能可以让用户端直接用。在满足国家规范的基础上，运用科学的判断方法计算出整个系统用电负荷和系统所能承载的用电负荷等参数，并且全面考虑有可能会出现的一系列问题，以此来满足整个建筑的基本使用功能以及将来系统的改扩建等因素。设计师在设计高层建筑电气工程的供配电系统时，应具有安全、节能环保的理念。具体而言，即结合设计原始依据，通过科学计算的方法来选择所有电气设备的型号，尽可能地降低在系统运行过程中的资源浪费，把控好成本。另外还要选取环保节能的材料用于设计建造，尽可能避免高层建筑供配电施工以及环境污染等。
        3高层建筑供配电系统具体设计
        3.1高压配电系统的设计
        目前，高层建筑的电力资源有大量的设备，高层建筑对与电气工程的要求比较高，因此，在许多高层建筑中使用来自不同变电站的两个独立的10kV电源。两路电源同时供电时，又相互备用。在正常情况下，高压配电系统采用单总线分段运行。当出现一路电源故障时，可保证其中的负荷切换到另一路母线段上。对于比较重要的负荷或消防负荷，则采用末端双回路切换的方式。
        3.2低压配电系统的设计
        高层建筑电气工程中，电压配电系统是其重要的组成部分，可以确保高层建筑电力系统得到充分的利用。低压配电系统接地保护不仅可以保护建筑物的电源电压和结构低压区域，还可以有效防止电网进入紧急状况。

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低压配电系统的电流，电压和电压分布会产生敏感的外部影响。因此，对于整个配电系统，必须包括泄漏装置设计。剩余电流监测系统的一个重要方法是防止高质量的分配系统泄漏。
        3.3配电箱与导线设计
        配电箱是高层建筑电气工程之中的重要设备，其位置和内置环境设计也应该成为供配电系统设计的重点。在实践中，设计人员应该依照国家和行业内的相关标注，开展供配电系统配电箱的设计。此时，配电箱之中应该包含开关保护装置、测量仪器仪表以及各类型的辅助设施，可以借助全封闭或半封闭的柜体完成对电气元件的有效集合。当然，现阶段也有许多配电箱是通过保护屏的形式集合电气元件的。在设计时，相关工作人员需要重点关注警报信号发送功能。比如，设计手动或自动分断控制电路方案，确保供配电线路故障可被及时隔离，且异常信号能被迅速传递。同时，设计人员应该合理设计建筑内的供电回路。比如，保障照明系统与插座供电回路分离，为照明配电箱提供单独的供电回路；而在空调供电回路方面则可区分客厅和其他空间回路。在导线选用和设计环节，相关工作人员需要做好合理地规划和分配。高层建筑的供电线路复杂性极高，而且导线作为电荷运动的载体承担着输送电能的重任。所以，为保证实用性，在选择导线时应从供配电系统的整体安全性和可靠性方向进行考量。比如，基于电气标准、高层建筑物的实际用电需要、供配电系统设计方案以及成本预算等影响因素，选择技术经济性最强的导线。
        3.4变压器的设计
        为了满足高层建筑整体供配电系统的用电需求，需要尽可能的提升变压器的可靠性以及安全性，因此需要全面地了解变压器运行的所需条件，把系统使用过程中的电能损耗以及用电成本尽可能地降到最低水平。现如今在选择变压器时，要尽可能的选取低损耗材质组成的配电变压器，让其负荷率保持在百分之六十到七十左右。一旦变压器的负荷率和容量稳定之后，减少若干变压器的投入运行，并提升使用中的变压器用电负荷率，如此便可以达到节能环保的目的，增大能源的使用效率。由于变压器存在季节性负荷的情况，使其电能的质量受到一定程度的不良影响，因此可以用专用变压器来解决季节性变化引起的麻烦，保证其灵活性、稳定性以及经济性。同时为了防止变压器运行过程中轻载而形成不必要的能源损耗(比如夏天的空调)，可以设置专门的变压器为其供电，降低能源损耗量，将经济效益最大化。
        3.5防火报警系统设计
        火灾防控是高层建筑电气工程设计环节的重点，在作业时设计人员需要通过合理规划设置火警自动报警系统，为保证供配电系统的安全运行和高层建筑的使用提供根本保障。在实践工作中，火警自动报警系统需要具备防控异常问题、整合灾情数据和推进消防设备自启等功能。所以，在设计环节必须高层建筑的整体架构以及供配电线路和相关工作室的设计方位，制定清晰的防火报警设计规划，保证报警系统的有效性。在这一环节，设计人员需要确保系统可以在接收到异常信号以后，迅速完成自动判断和预警，保障消防系统的启动及时性。比如，安装感烟探测器和感温探测器，实现对所有安全出口、消防通道以及配电室、发电室等特殊房间的有效监控；安装险情控制装置，并实现其与火警自动报警系统的联动，以便于系统可以第一时间获取信息，制定正确指令，进而实现对供配电系统运行安全的有效维护。
        结语
        高层建筑的常规设计是一项具有挑战性的任务。此设计过程要求设计人员多次执行适当的分析并评估项目计划。有必要确定负载容量计算是否准确以及电源选择是否合理等确保最终设计的合理性，有助于高层食品和能源分配的良好发展。
        参考文献：
        [1]刘洁雅.高层建筑电气工程供配电系统设计研究.通讯世界,2019(11).
        [2]贾浚辰.高层建筑电气工程供配电系统设计研究.山东工业技术,2019(21).
        [3]刘洁雅.高层建筑电气工程供配电系统设计研究.通讯世界,2019(11).