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刍议高层建筑电气工程供配电系统设计

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年4期2月下作者：赵敏

[导读] 在人地矛盾日益严峻的情况下，建筑项目正在向着高层的方向发展，这也是现代建筑的主流。高层建筑的施工周期长、施工规模大，供配电系统也更为复杂，这对电气工程施工提出了新的要求，安全性和稳定性也受到了威胁。

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摘要：在人地矛盾日益严峻的情况下，建筑项目正在向着高层的方向发展，这也是现代建筑的主流。高层建筑的施工周期长、施工规模大，供配电系统也更为复杂，这对电气工程施工提出了新的要求，安全性和稳定性也受到了威胁。在高层建筑使用的过程中，供配电系统容易受到外界环境的影响，各种电气设备也容易出现不同种类的故障。在这样的背景下，施工单位需要根据建筑的特点对供配电系统进行合理设计，为电气工程各项功能的完善创造条件，为人们的生活提供便利。
关键词：高层建筑；电气工程；供配电系统
        1. 高层建筑电气工程供配电系统设计原则
        1.1安全性原则
        在电气工程运行的过程当中，安全是第一要义，这是保障群众生命财产健康的关键。供配电系统本身就是一个危险性比较高的系统，在运行的过程当中容易出现各种故障。在作业的过程当中，设计人员需要通过合理有效的设计来为整个系统的运行创造安全和稳定的环境，为高层建筑的供电安全和用电安全奠定良好的基础[1]。通常来说，设计人员会先确定高层建筑的中间点，并在该位置配置供配电系统，在该系统当中对电压和电流进行控制。
        1.2节能性原则
        在现代化建筑发展的过程当中，节能环保是一个重要的主题。在对电气工程进行设计与施工的过程当中，也要坚持节能性的原则。具体来说，设计人员可以通过降低供配电系统的电压来减少电能的使用，在满足人们基本使用需要的基础上减少浪费。同时，还要对现有电气设备的应用功能进行优化，最大程度地减少电能的浪费。比如在对空调风机进行设计的时候融入变频控制设计的理念，从技术层面达到节约电能的效果。
        1.3经济性原则
        经济性原则与节能性原则具有相辅相成的关系，二者都是提高电气工程运行效率、优化供配电系统运行效果的手段，在这个基础上系统运行成本可以得到进一步的降低。但近年来，无论是开发商还是建设单位都对供配电系统设计的经济性更为关注，希望在现有的基础上进一步提高收益。为实现这一目标，设计人员需要结合高层建筑供配电的实际需要来对应用方案进行优化，在这个过程中对设备、材料、人员等多个要素进行筛选和把控，通过技术创新、设备优化等形式来提高经济效果。
        1.4高效运行原则
        面对高层建筑，在供配电系统的过程中要关注系统的运行效率，这关系到建筑使用者的用电体验。在进行设计的过程中，要坚持高效运行的原则，避免因用电量过大而影响建筑供配电设备功能的发挥，同时还要有效减少电能维修的次数，减少电气工程运行所需要的能源，使供配电系统处于良好的运行环境。
        2.高层建筑电气工程供配电系统设计的主要内容
        2.1对高压供配电系统的设计
        从电力资源使用的角度来说，高压供配电系统的设备较多，电力使用量较大。在对高压供配电系统进行设计的时候，通常会设计两路独立的高压电源，它们在运行的过程中互为补充，可以优化整体用电效果。高压供配电系统一旦出现故障的话，电气工程将会受到明显的影响，对其进行合理设计具有重要的现实意义[2]。在系统设计的过程中，通常会采用单母线的形式来进行分段，在线路实际应用的过程中可以达到自动切换的效果。与此同时，单母线彼此之间还可以相互备用，作为彼此的备用设备而发挥作用。在这个过程中，如果其中的一条线路发生故障，另一条线路将会立即启动，确保电气工程的正常运行，最大程度地降低了对用户正常用电的影响。
        2.2对低压供配电系统的设计
        除了高压供配电系统之外，低压供配电系统的作用和功能也是不容忽视的。

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在对低压供配电系统进行设计的过程当中，要做好必要的防护，确保系统各个部分能够安全、有效地运行，同时避免不必要的损失。设计人员要重视低压供配电系统的接地保护，通过科学的安排和有效的设计来实现保护效果的优化。接地保护措施的有效性关系到低压供配电系统当中电流与电压作用的发挥，同时关系到系统内部各种突发情况的处理效果。在实践当中发现，低压供配电系统的电流和电压容易受到外界环境的影响，突发事件出现的可能性是比较高的。在设计的过程中要对IT系统、TT系统以及TN系统进行考察和完善。最后，在低压供配电系统设计的过程中还要做好对电力泄露问题的预防，对容易发生漏电问题的设施予以高度关注，并配备漏电断路器等设备来为电气工程的运行奠定基础。
        3.高层建筑电气工程供配电系统设计的要点
        3.1防火报警系统的设计
        在高层建筑设计的过程中，防火是一个需要重点关注的问题。不合理的用电行为、设备故障、线路老化等都可能会引发火灾，在对供配电系统进行设计的过程中可以配备专门的防火报警系统。当配电系统出现了不安全使用行为的话，该系统将会做出提示；建筑内一旦发生火灾，系统也会在第一时间付出警报。除了对异常现象进行发掘、对异常问题进行防控之外，防火报警系统还可以在特殊的情境下对火灾数据进行整合，推动消防设备的启动。在对该系统进行设计的时候，要构建起完善的架构，明确设计的方向，制定清晰的设计规划，使警报系统能够顺利运行，使其在接收到异常信号之后第一时间进行判断和预警，及时启动消防系统，最大程度地降低人员和财产损失。
        3.2配电箱和导线的设计
        高层建筑的用电设备数量多，整体的用电需求量也是比较高的。在这样的背景下，相关工作人员需要对供配电系统的设计方案进行完善，使建筑在运行的过程中维持较大的能量。与此同时，高层建筑的供电压力通常比较高，为了使不同时间段内的供电保持稳定，设计人员需要关注电源数量和电路特征，做好对配电箱和导线的设计。具体来说，要重点对配电箱的位置和内置环境进行设计，确保配电箱内部包含开光保护装置、测量用仪表仪器以及各类的辅助设施，还可以使用封闭式的柜体来实现电气元件的有效集合[3]。在对导线进行选用和设计的过程中，则要做好合理规划和有效分配，做好对各条供电线路的分析，使导线更好地发挥电荷运动载体的功能，增强整个配电系统的可靠性。
        3.3低压断路器的设计
        在高层建筑供配电系统当中，低压断路器是一个重要的电气元件，它的功能主要是对主体电气进行保护和控制。因此，设计人员在对供电和照明系统进行设计的过程中，要将低压断路器的配置和选择作为重点，确保断路器的可靠性，为整个电气工程系统的安全性提供保障。实践证明，与保险丝等短路方式相比，低压断路器可以为电气工程提供更为全面的保护功能，同时展现出了较强的灵活性特征。面对复杂程度比较高的高层建筑供配电系统，在低压断路器发挥作用的时候，要根据电压变化及时切断电源。除此之外，还可以在系统当中配备空气开关保护装置，通过失压保护的方式来保持供配电系统的稳定运行。当系统电压减少至额定电压的50%以下的时候，就会将不重要的用户自动切除，以此来减少对其他用电设备的损害。
        结束语
        综上所述，高层建筑的用电设备数量多，电气用房的数量也更多，这对供电系统的可靠性提出了新的要求。与此同时，与普通建筑工程相比，高层建筑的高层建筑具有需求量高和需求集中的特点，只有从整体出发对工程进行合理设计，并对供配电系统进行优化，才能满足建筑使用者的用电需要。在系统设计的过程中，要坚持安全性、节能性、经济性以及高效运行性的原则，对防火报警系统、配电箱与导线以及低压断路器等进行合理设计。
参考文献：
[1]沈聿农,赵彩虹,王恩荣,陈燕萍.现代高层建筑电力负荷分析与配电方案选择[J].南京师范大学学报(工程技术版),2017(03):1-5.
[2]李宗强.关于高层建筑电气设计中低压配电系统安全性分析[J].城市建设理论研究(电子版),2019(12):215-216.
[3]李炳魁.广州珠江新城商业、办公楼1幢B2-10地块(财富中心)电气设计[J].智能建筑电气技术,2018,12(02):74-77.