王乔
徐州海伦哲专用车辆股份有限公司 江苏省 徐州市221001
摘要：随着城市化进程的不断加快，城市高层建筑规模不断扩大，优化高层建筑电气设计中低压配电系统，能够有效保证建筑物整体的安全性。为此，在前期设计环节，应从全局角度考虑，合理规划设计内容，保证电气系统的安全运行。而低压供配电系统是提高电气设备运行稳定性的关键，可降低安全事故发生率，维护建筑的安全性。
关键词：高层建筑；电气设计；低压配电；安全
引言
建筑高度决定了低压配电竖向主干线的长度，在低压配电干线电压损失及末端设备电压偏差满足规范要求的情况下，高层建筑只需在地下层的负荷中心设置变配电室。对此，相关部门就需要加大维护检修管理力度，以解决线路中存在的问题。
1电气专业设计要点
1.1供配电系统特点
高层建筑的功能多以酒店、办公和公寓为主，高层建筑中低压配电系统特点包括用电负荷大，供电半径长，变压器装机容量范围大。为保证特别重要负荷及消防设备的供电，应具备两回独立市电电源，配备自起动柴油发电机组和UPS、EPS电源装置。高层建筑的大功率设备多集中在地下室，根据用电负荷分布情况，考虑尽量减少低压配电线路长度，便于设备安装及后期维护，主变配电室一般设置在地下接近负荷中心处。当建筑高度超过200m，再加上干线由变配电室至竖井的水平距离，建筑上部的供电半径一般会超过250m，对于低压配电干线以及末端用电设备的电压降有可能超过规定值，分变配电室的设置根据干线的电压损失、设备运输、后期维护及成本等多方面考虑。
1.2电压损失与电压偏差
在结合工程实例对线路电压损失计算分析前，需要明确电压偏差和电压损失是两个不同的物理概念。有关规定用电设备端子处电压偏差允许值，相关标准明确了照明灯具端电压偏差值范围。电压偏差并不是指线路电压损失值，配电设计中应按照用电设备端子电压偏差允许值的要求和电网电压偏差的具体情况，确定电压损失允许值。拟定10/0.4kV变压器高压侧为稳定的系统标称电压，变压器低压侧空载电压为稳定的0.4kV，线路首端标称电压比系统标称电压高5%，明确以上概念后，通过对线路电压损失的计算，及供电电压的允许偏差分析，推论出高层建筑变电室选址方案。
2高层建筑电气设计中低压供配电系统的难点分析
2.1供电半径问题
在高层建筑的配电系统上，供电距离、电缆的长度、电缆大小的适当调整以及安装时的施工工艺是难题之一。由于高层面积大、楼层多，自然会出现远距离供电的问题，因此后备电源可考虑采用高压发电机来发电，从而解决这个难题。
2.2高层的晃动问题
高层建筑遇到强风时，会出现左右晃动，在上升主干线的设计上需要考虑将电缆连接铜母线槽配电，以减低高层建筑物在摇摆时对铜母线槽接驳组件位置的拉扯压力，减少发生故障及维修的机会，也相对地增加了主干系统的寿命。
2.3供电安全性及可靠性
作为高层建筑，变配电设备比较复杂，容易出现问题，检修工作难度较大，一旦出现故障将会严重影响供电质量，因此，变配电运维安全管理与设备维护显得尤为重要。只有加强运维安全管理，保证设备维护工作的有序进行，才能减少故障，提高供电效率。配电系统的设计上，需考虑多回路供电及备用发电机组的配置。因高层建筑的高度，变配电房可以考虑设置在塔楼中部的楼层，以减少低压配电的损耗；备用柴油发电机设置于地库层，供电电压采用10千伏输出，再经变压器降压至低压配电。供配电系统的安全可靠运维详见第二部分。
2.4防雷安全
由于高层建筑高耸入云，受到云层雷电袭击的几率比其它建筑大许多，防雷安全管理非常重要。除了满足高层防雷设计要求之外，应将建筑物结构骨架混凝土柱子的主筋接地，以防施工期间遭受雷击；每层楼的金属门窗应和混凝土框架主筋相连接；应将金属管道及电缆外皮在进入建筑物的进口处与接地连接，并应把电气设备的铁架及外壳接地。
2.5后期运维的空间调整
高层建筑在电气设备的空间安排方面要有可调整的空间。由于高层建筑楼层多，机电设备自然也多，为了让业主获得更多的使用空间，在排布电缆和竖井方面要尽量减少转换竖井和缩小竖井等所占用的空间，以便提供更多的空间提升高层建筑的运营效益。
3供配电系统安全运维的需求分析
3.1问题于解决办法
目前高层建筑中低压配电系统运维现存的主要问题有：一是人力成本高，目前普遍采用的定时巡查巡检管理，既浪费人力物力也无法做到对配电室的环境和安全实时监控。二是智能化程度低，人工巡视、纸质记录、电话沟通，缺乏智能化的手段。三是工作效率低。四是巡视频率低、巡检任务无法定位、巡检过程不标准规范、巡检缺陷缺乏闭环跟踪。五是抢修时间长，无法即时识别和定位故障信息，需要用户通知后到现场确认。六是风险预防薄弱，无法通过历史大数据识别可能存在的隐患。七是能耗计量缺失，由于经费问题，开发商对能源计量配备不足，导致后期运维阶段能耗管理不能实现精细化管理。为了解决上述存在的问题，高层建筑的供配电系统需要树立全新的设计规划理念，运用先进的物联网技术建立变配电所运维云平台。在变配电室各馈线回路加装电力仪表，用于监测各回路电力参数及电能统计，在变配电室内增设烟雾报警传感器、环境温湿度变送器、高清网络摄像头等监控模块用于变配电室的可视化管理。运维平台综合运用智能电力传感器、无线通信、边缘计算网关、移动互联及大数据分析技术，实现变配电所的24小时无人值守，监测各配电回路运行状态，即时定位故障，降低安全风险。通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。该平台作为运维方有力工具，全方位监视建筑供配电系统的运行状态和电量数据，当供配电系统发生异常情况时支持系统语音文字报警、短信报警和APP推送，从而满足高层建筑中低压配电系统现代化运维服务的技术需求，可以第一时间发现供配电室发生危害设备的险情，及时采取避免措施，保障用电安全。
3.2改进备用电源设计质量
备用电源是解决低压供配电系统故障后，提高电源供应质量的关键，这也是降低突然停电对电力系统和设备影响的关键内容。为加强低压配电系统的安全性，在备用电源设计中，一是要对额定容量实行科学控制，尽可能将单机运转的额定容量控制在1500KVA以内；二是要求自动开启和关闭备用电源。在低压配电系统故障发生后，备用电源要在10秒钟以内快速开启，减少断电带来的影响；在低压配电系统修复完成并恢复供电后，在一分钟内自动关闭备用电源，减少能源损耗及电流过大带来的影响。三是负荷的科学分配。在达到额定转速后，按照由大到小的原则完成负荷划分，促进低压母线的安全运行，降低风险系数。
结束语
中低压供配电系统作为高层建筑电气设计中的重要组成部分，其运行质量直接决定着整个电气系统的运行安全，需从全局角度考虑低压供配电系统的设计内容，避免各类危险的发生，监控供配电系统的运行态势，及时准确地获取中低压配电系统相关数据，快速发现故障隐患，保证供电安全稳定运行。以此促进高层建筑的安全运转，改善人们的生活品质。
参考文献
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