黄伟伦
广西建工集团第三建筑工程有限责任公司 广西南宁530000
摘 要：筑造民用高层建筑物的主要目的是为了给人们提供更多的生活空间，为达到此功能，在设计建筑物的主要结构时，必须考虑到建筑的施工方案。 同时，还需要满足人们对建筑物的各种需求。需要着重关注的还有供配电系统的电气设计，该系统是建筑物总体规划的重要组成部分，这是确保建筑物整体功能有效发挥的重要因素。由于内容较为复杂，所以需要设计师参与特定的设计过程并充分考虑建筑设计的各个方面，切实提高设计的可行性。
关键词：民用建筑；高层建筑；供配电系统；电气设计
1 高层建筑供配电系统概述及现状
1.1 设计内容
在民用高层建筑中，供电和配电系统是控制电网配电连接的重要组成部分。根据实际效用的不同，可分为两部分：区域变电站和用户变电站。其服务的主要对象是建筑物的使用者和建筑物本身的电气设备，必须建立与整个系统匹配电站，以确保机电工程的安全性和可靠性。通常供配电系统会采用使功率单方向流动的模式来完成电能分配和降低电压的工作，并将外部电能转换为可由用户直接使用的电能。因此，在规划时，要根据实际的建筑需求，准确确定用电范围以及系统负荷参数范围，充分考虑相关问题，并对设计方案进行优化，以提高系统的可扩展性。
1.2 用电设备多
目前，高层建筑的功能主要用于商业和住宅，随着人们对生活的便利性和舒适性要求越来越高，对相关配套系统要求也不断提高，例如供暖系统，通风系统和配电系统，这些设施会消耗大量电力资源。所以，民用高层建筑中相关设备的数量和类型也对传输和分配电力提出了不同的要求，这增加了电力供应以及分配的难度。
2 民用高层建筑供配电系统电气设计基本原则
民用高层建筑具有一定的特色，在设计供配电系统时，必须按照规定的原则进行，其主要原则有：
2.1 安全性原则
每个人的生命只有一次，因此，电力供配电系统的安全性原则是电力系统的首要原则。电气供配电系统安全主要涉及两方面：电击事故和火灾事故。民用高层建筑对电气设备和功能有相对较高的要求，在日常使用中需要定期进行维护，同时因为高层建筑使用人员较多，如果供配电系统没有较高的安全性，很容易发生触电事故或者发生火灾。因此，在设计过程中必须要重视电力系统的安全，既可以使日常维护操作员可以安全地进行日常工作和维护，也可以避免建筑使用人员发生触电事故。
2.2 可靠性原则
民用高层建筑具有人口稠密的特征，因此覆盖范围相对较广，如果停电，造成的影响会很大。设计供配电系统时，必须遵守安全性和可靠性。在对建筑物的实际电力负载水平及设备类型进行科学分析的基础上做详细的规划和设计，制定可靠的电力供配电系统方案，以确保供配电系统在所有运行条件下均能持续提供恒定的电力，为该建筑物提供了安全可靠的电力供应。
2.3 简洁性原则
高层建筑中使用电气设备较多，并且日常的使用和维护负荷相对较高。因此，系统结构设计应尽可能简单，减少电气设备的数量；简单的系统结构方便系统平时的检修和发生故障时能尽快确定故障的位置，尽快的解决故障恢复供电；减少电气设备的数量既可以减少投资，也可以减少因设备故障而导致系统故障的几率。同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级；低压不宜多于三级。
3民用高层建筑供配电系统设计的相关内容
3.1发变电系统
目前，我国民用高层建筑的高度越来越多，对于高层建筑重要的负荷等级也是二级及以上。参考 GB 50052 -2009《供配电系统设计规范》和GB 50016 -2014(2018 年版) 《建筑设计防火规范》有关规定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。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。在根据建筑物的性质和业主的需要确定负荷等级后，合理的发变电系统对于整个建筑实现安全性，可靠性和经济性尤为重要。在做电气系统的方案前，需要了解清楚负荷的等级和容量，确定电源进线电压等级和回路数量，高层建筑常用的供电电压为6kV、10kV、20kV、35kV。民用高层建筑二级负荷根据负荷容量大小不应少于一个电源；一级及以上等级负荷不应少于两个电源，且满足双重电源要求，当一个电源断电时，其余电源能满足所有二级及以上等级负荷的用电要求。现在民用建筑的一级及以上负荷的主电源一般是市政电源，备用电源采用柴油发电机，在低压母线处设联络开关，经济性和可靠性都比较高。
3.2动力配电系统
我国民用高层建筑动力设备较多，一般分为消防动力设备和普通动力设备。消防动力设备对保障建筑物和人员在火灾时的安全有非常重要的作用，在考虑动力配电的方案时，消防动力配电应按照建筑物的最高等级负荷配电。
消防电梯、消防水泵应该由变电所低压母线放射式供电，双电源于末端配电箱切换，电缆采用耐火或者矿物绝缘电缆，保证设备在火灾时能维持三个小时的运行。消防风机、防火卷帘门也要采用双电源切换，可以从各自相应的防火分区内的消防配电总箱放射式或者树干式供电，电缆采用耐火或者矿物绝缘电缆，既可以保证火灾时正常运行，也可以降低成本。相比于消防设备，民用高层建筑的普通动力设备就复杂很多，客梯、排水泵、生活水泵等重要的设备负荷等级为二级及以上，普通动力设备的负荷等级，除了要满足国家相关规范的要求外，还应该多和业主沟通，根据业主的需要去确定。二级及以上负荷的大小会影响备用电源的容量大小。对高层建筑内的各设备配电，优先考虑分区树干式配电，对于大容量的集中负荷或者重要的用电设备，应考虑用电缆或者母线槽直接从变电所低压母线放射式配电。普通动力设备的配电系统在设计时需要考虑火灾时能切断电源，特别是二级及以上负荷，火灾时切断电源既能保证消防人员的安全，也能保证消防设备启动不至于拖垮备用电源。
3.3照明配电系统
民用建筑照明配电系统主要是照明系统和插座配电系统。高层建筑照明系统应该分为三个部分：应急照明，公共照明，普通照明，三个部分要求不同，应该独立设置配电箱。应急照明归类为消防负荷，负荷等级和消防动力负荷相同，应急照明可以从各自防火分区的应急照明配电总箱放射式供电。公共照明负荷等级和应急照明负荷等级一致，但是公共照明负荷作为非消防负荷，不能和消防负荷同配电系统，非消防负荷火灾时应切断电源。普通照明负荷一般按三级负荷考虑，优先采用树干式配电，数量不超过5个，总容量不超过10kW时还可以采用链式配电。插座配电需要多和业主沟通，根据业主的需求确定负荷等级，以确定其接入的系统。
4 民用高层建筑供配电系统电气设计基本思路
在电气设计中，为了确保民用电气设备的安全运行，有必要提供安全可靠的电气设备，在确保电气设备可靠性的基础上保护线路的运行，有效预防潜在的危险，达到减少电气事故的发生。
4.1 根据供电需要计算电力负荷
在建筑物投入到实际使用中，电力负荷事故的发生会导致一定程度的损失，并对社会造成负面影响，因为电力负荷通常分为三个级别。根据相关的电气设计规范和其他要求表示，电力负荷等级、电力等级、电源回路数以及自备电源设置必须根据建筑物的性质、规模及其实际供电情况确定。在满足相应规范要求的前提下，还应和业主沟通，确定某类负荷是按规范要求的等级去考虑，还是业主有特别要求。笔者曾经设计过一个住宅小区，其中有一栋二类高层商业建筑，商业建筑四层有一个大型电影院，按规范要求，电影院放映设备按二级负荷考虑，空调负荷按三级负荷考虑。但是和业主沟通后，业主要求空调要和放映设备负荷等级一致，至少为二级负荷，考虑到小区采用一路10kV电源作为主电源，一台发电机作为备用电源，经过和业主的反复沟通，业主同意增大发电机的容量，把空调负荷接入到发电机，在市政电源停电时，仍然可以通过发电机保证电影院的运行。
4.2 综合详细考察来确定供电电压
在民用高层建筑中，电源供电的电压取决于建筑设备的要求和附近变电站提供高压回路的电压等级，并且供电电压受电力最大负载额、电源的供电距离以及电路数量的影响。在正常情况下，民用高层建筑没有高压用电设备，基本上都是低压380/220V用电设备。因此，一般民用建筑可以通过引来一路或者两路10kV电源，通过变压器降低为380V，给建筑内用电设备供电，对于消防及其他二级以上负荷，通常采用低压柴油发电机，接入变压器的低压母线，在市政电源断电时，能够给其供电。如果二级及以上负荷容量太大时，使用低压发电机不合理时，也可以考虑高压发电机，然后接入10kV开闭所的10kV母线。
4.3 科学设计高压供配电系统
民用高层建筑的供配电系统主要由高压供配电系统和低压供配电系统组成。设计供配电系统时，应考虑技术以及规范要求，并且应与日常使用管理和维护的需求相对应。因此，有必要充分考虑电力供应的来源，可以在电网获取电力，居住区高压电力的分配根据总面积和电力供应来确定配电站，以满足各个方面的电力需求。如果建筑物存在面积较大且用电分散情况，则可以将多个变压器用于分散配置。在民用高层建筑中，应将变压器安装在电气负荷集中的地面，地下室，屋顶和中层。一些建筑物需要确保电力的可靠性，并且它们的电负荷相对较大，便可以选择双电源设计。
4.4 结合实际需要设计低压配电系统
在高层民用建筑的日常使用中，低压配电系统的主要功能是配电，它在变压器的运行和维护以及安全应急电源中也起着重要作用。因此，在设计低压配电系统时，必须满足负荷的实际用电需求，并保证在出现故障时能够继续供电。在特殊情况下，为保证其安全性，当有及时需要解决现有问题时，及时设置应急电源。在高层民用建筑中，通常选择柴油发电机，这些发电机可以在停电时快速启动，能够保证在正常负荷下15秒内平稳运行，并及时恢复供电，而此时柴油发电机组可以尽快完成工作并延迟停机。
结 语
综上所述，民用高层建筑是当今建筑业的发展趋势，对于其供电和配电系统的设计，特别是电气系统的设计，有必要在提高能源的利用效率的同提高设计方案的质量和标准化，综合考虑建筑中的限制条件，确定最佳设计方案，使其具有灵活性，以确保建筑物的总体可用性。
参考文献
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