邱雄文
深圳市建筑设计研究总院有限公司 广东 深圳 518000
摘要：随着人口的不断增长，建筑行业的不断发展，越来越多的高层民用建筑出现在城市中，规模逐步扩大，方便人们生活的同时也带来了一定的隐患，其中不乏建筑物火灾致人伤亡事件。建筑物火灾伤人事件不胜枚举，而且高层建筑发生火灾造成人员伤亡和财产损失的概率很高。据统计，40％以上的高层建筑火灾是由电气设备引起的，因此对高层建筑的供配电系统进行电气防火技术研究很有意义，同时加强对电气设备的监测对减少电气火灾也很重要。
关键词：低压供配电；高层建筑；电气设计
引言
随着社会经济的日益发展，城市化进程的进一步推进以及土地资源的日益紧张，我国一二线城市在建项目多是高层或超高层建筑。超高层特别是250m以上的超高层建筑也越来越多，由于此类项目具有建筑高度高，人员密度大，社会影响大等特点，对供电的可靠性特别是消防情况下的供电要求比常规高层建筑严格得多，因此设计过程中要重点关注关键技术要求，满足项目安全，投资及运行经济的需求。
一、低压配电系统的设计
在整个高层建筑电气项目中，低压配电系统是非常关键的。它扮演着供电系统的角色，它的正常运行，才能确保建筑能够实现预期的使用效果。所以，针对这一系统，必须采取多种有效的防护措施，使构成系统的各个部分能够稳定、可靠的运行，减少不必要的损失。供配电系统设计时，要根据工程特点、规模和城市发展规划，做到远近期结合，以近期为主。依据国家规范和建筑物情况对建筑物内部负荷进行负荷分级，然后确定供配电方案。对于一级负荷，要由双重电源供电，当一个电源发生故障时， 另一个电源不能同时受到损坏。对于一级负荷中的特别重要负荷，除了双重电源供电之外，还应增设应急电源供电，保证供电的可靠性；对于二级负荷，应采用双回路供电；三级负荷采用单电源单回路供电。对于系统中变配电房，位置应深入负荷中心，不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常有水并可能漏水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻；如果贴邻，相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理；且不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源的下风侧；同时变配电房不应设置在地下室最底层，变配电房设置在地下室时应根据环境要求降低湿度和增设机械通风等。
二、低压配电系统的接地保护方式
低压配电系统内的接地保护措施，能起到保护建筑供电系统正常运行和人身安全的作用，亦能规避低压配电系统发生的众多突发情况。由于低压配电系统内的电流电压易于遭受外部环境的影响而出现突发事件，影响供电工作的安全性。在低压配电系统设计时，可针对其常见方式展开考察，主要有：低压配电IT系统、TT系统、TN系统等，一旦高层建筑出现了电流泄露的情形，便有可能对整个建筑中的人群带来危险。故此，在供电系统设计阶段，必须把电气设备外壳进行接地，设定保护模式。经归纳整理可知，TN系统供电大致包含TN-C、TN-S、TN-C-S模式。电网设计阶段，如果线路铜导线截面面积处于相应水平，必须按照具体规范选择切实可行接线方式，防止总体线路受到负面影响。实践阶段，这些模式均有自身独特优点，故而适用范围存在差异。其中，TN-C系统属于三相四线系统，曾在我国广泛应用，但由于它在技术上所固有的种种弊端，现在已经很少被采用，尤其是在民用配电建筑配电系统中已基本上不允许采用TN-C系统。TN-S系统更适合一些信息处理与精密电子仪器、威胁较大易爆场合。TN-C-S系统在工厂的低压配电系统，城市公共低压电网、住宅小区的低压配电系统等较为常用。IT供电系统在供电距离较短时，供电的可靠性高、安全性好，一般用于不允许停电的场所，例如大医院的手术室、电力炼钢、地下矿井等处。TT供电系统能抑制高压线与低压线搭接，对低压电网的雷击过电压有一定的泄流能力，但是低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统，在高、低压线路遭受雷击时，配变可能发生正、逆变换过电压，且TT系统接地装置耗用钢材多，费工费料，适用于有中性线输出的单、三相没合用电的较大的村庄，加装上漏电保护装置，有较好的安全效果。
三、低压供配电在高层建筑电气设计中的可靠性策略
3.1核心筒电气配电竖井
超高层建筑的核心筒主要由楼梯及前室、电梯井道、机电设备间等组成，其关系着经济利用价值与舒适便利性的平衡。核心筒的设计在超高层建筑设计中十分关键，电气专业在设计时也要平衡其中的关系。根据《建筑高度大于250m民用建筑防火设计加强性技术要求》的要求，消防用电应采用双路由供电方式，其供配电干线应设置在不同的竖井内。在项目前期考虑在核心筒设置一处10KV高压电缆井，两处强电配电竖井。
3.2供配电系统的节能设计
电能是现代化社会主要能源，是社会建设的根本保障，是国民经济进步的基础，加强高层建筑供配电系统节能设计具有长远的意义。高层建筑供配电系统在运行中，会形成大量的电能损耗，如果不重视节能设计，会导致大量电能被浪费，在节能设计时需要高度重视以下几个方面：（1）变配电所的设置位置要尽量靠近负荷中心，并按照“两点之间线段最短”的原则选择配电路径，尽量缩短线路距离，减少线路上的电能损耗。（2）大量研究和实例表明，当变压器的负载率在50%~60%时，变压器的有功功率损耗达到最低值，但如果负载过高，需要设置多台变压器来满足供电需求，增大初始投资量。在供配电设计中，选择低损耗节能型干式变压器，有效降低变压器运行中的空载损耗，将变压器的负载率控制在70%~85%之间，运行最经济合理。（3）空调负荷属于季节性负荷，而且容量比较大，为满足实际运行需求，需要设置独立的空调专用变压器，在春季、秋季气温适宜，可停止运行，提升节能效果。
3.3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。与传统的保险丝和闸刀相比较来看，低压断路器具有更全面的保护功能，能够对变电所以及动力照明系统提供最广泛的保护功能。根据电源的种类，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。当空气开关中设置有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的50~60%，就必须切断供电线路，否则就有可能损坏电气设备。等电压恢复到正常水平时，断路器自动合闸恢复供电。所以断路器的作用就是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证用电安全。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，而且还可以与互联网连接并集成起来，实时监测断路器的运行状况，实现远程监控、优化与控制。
3.4合理设置电气火灾监控系统
随着电力系统日益成熟，实际运行阶段，因为电气设备功能不断增加，承载电力负荷逐渐加大。 所以系统安全性与稳定性有了更高标准。对于系统整体而言，电气火灾监控系统的设置有着必要性，通过合理设置能进一步预防火灾事故，搭配接地保护情况下，将尽可能增强低压配电系统安全性与稳定性。
结束语：
高层建筑电气设备繁多，设备工作环境十分复杂。若不能科学地设置供配电系统，将引发高层建筑工程供配电系统运转受限，带来经济损失，严重时甚至会发生安全事故。因此，高层建筑电气工程的配电系统设计，要求有效保障电气的安全性，加强建筑用电安全设计，探索低压供配电系统可靠性并给出有效的解决方案，促进电气设备的良好运行。
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