李星明
深圳市华江建筑设计有限公司, 广东 深圳市518000
摘要：近年来城市化发展脚步飞快，科技水平和经济水平都得到大幅增长，同时为满足城市居民的需求，涌现出大量高层和超高层建筑。同时，科技社会的发展，让人们对超高建筑有了新的需求。除了良好的建筑质量以外，还要求具有较高的舒适度、良好的智能性等。高层建筑与普通高度楼房的电气设备设计相比，存在明显的差异，常用的电气设计方式已经无法满足高层建筑的供配电系统要求。因此，要求我们在对高层建筑电气工程的建设中把握消费者的使用需求，在满足人们舒服、智能化住宅需求的基础上，发挥好电气工程功能的优势。本文据此展开研究，提出优化供配电系统质量，推动电气工程良好发展，保障使用者满意度的方案。
关键词：高层建筑；电气工程；供配电系统；设计研究
引言
为满足城市化进程不断推进的要求，我国建筑正向着高层化和超高层化的方向发展，虽然高层建筑能够解决城市用电紧张、人口剧增的要求，但也存在着安全、交通、环境、能源消耗等多种难以有效解决的问题，建筑工程高度越大，则安全性、耐久性、舒适性方面存在的问题就越多，尤其是供配电系统，几乎涉及高层建筑每个角落，对设计质量有极高的要求，任何一个环节控制不当，都会影响高层建筑使用性能，甚至引发安全事故。基于此，开展高层建筑供配电系统的设计分析研究尤为必要。
1供配电系统设计原则
在高层建筑电气设计中，供配电系统的设计要坚持遵循2项原则。1）优化性原则该原则主要是明确配电系统在高层建筑物中的重要性。同时，也要考虑以下3个问题：①供配电系统资金投入的合理性合理使用资金，确保最大程度地发挥资金的效益；②建筑物问题自身优势要明确高层建筑物在供配电系统设计中具备的优势；③节能意识高层建筑供配电系统的设计要提高节能、环保意识，在此基础上，要考虑供配电系统方案对高层建筑电气设计的适用性。2）高效性原则重视供配电系统设计的3个内容：①尽可能实现用电负荷的均衡性设计供配电系统时，要明确用电负荷，根据用电负荷需求合理设置配电系统；②降低维修费用与维修团队进行合作，定期检查、维修供配电系统，尽可能地降低配电系统的维修费用；③提高能源的利用率最大限度发挥能源的作用。就电能来说，无论是直接损耗还是间接损耗，损耗量都偏大，因此，高层建筑电气设计中的供配电系统设计应坚持高效性的原则，在确保配电高效、安全的同时，满足高层建筑电气设备的用电需求。
2高层建筑电气工程供配电系统的具体设计
2.1配电系统设计要点
当供电电压为380V/220V时，接地系统多采用TN-S系统，如果高层建筑为一栋独立的建筑，电源通过其他建筑引进来的，则接地系统可选择TN-C-S系统。高层建筑供配电系统有两种可供选择，一种是树干式的供配电系统，另一种是放射式混合配电系统。比如：地下室负荷通常比较大，低压配电房可选择放射式配电系统。而从低压配电房到建筑工程地上部分配电箱，可选择树干式配电系统。针对那些大容量干线，则要选择封闭式母线槽，小容量干线则可以选择铜芯塑料电缆。垂直的部分，可顺着电缆井进行布设，而水平部分，则需要采用金属桥架或者金属线槽进行敷设，以降低配电系统的成本，获得更大的经济效益。高层建筑的动力系统、照明系统可通过低压配电柜的电源母线来供电，高层建筑中的消防风机、消防电梯、消防水泵等消防设备的供电，采用双回路供电，在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置，以保证消防用电供电可靠性。
2.2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功能，能够对当前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。当空气开关中安有失压保护装置，一旦电压降低到了额定电压的50-60%，就必须对不重要的用户予以切除，否则就有可能导致电动机烧坏或者是电网电压无法恢复，而这种失压保护会马上启动，造成欠压脱扣线圈在线电压上并联。等到电压恢复正常供电时会吸住衔铁，当电压降至额定电压的50-60%时，吸力没有弹簧的拉力大十衔铁就会撞击锁扣，断开触头，所以低压断路器最主要的目的就是对线路的保护，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，而且还能够具有远程控制的功能，实插座线路上低压断路器的有效安装。
2.3提高主接线安全的控制水平
根据高层建筑电气设计的需求，供配电系统主接线需要分出多个分支。在电力系统出现故障的情况下，供配电系统会对电气设备的整体应用效率产生影响。所以，一般会选择集成取电的方式，实现对供配电系统的安全性设计，从根本上控制工程的投资。供配电系统设计，设计人员一般会选择交流放射式的树干形式，交流电伏为380V/220V。此种放射式的设计方式可以充分实现对系统主线安全的保护。设计配电系统时，若供电方式为集中性，就可采用上述形式的供电模式。而若负荷量一般，选择的供电模式就要在集中性供电的基础上，与树干供电的模式相结合。从整体上来说，设计高层建筑的配电系统时，要结合高层建筑的用电需求实际情况进行合理选择。以某市某高层建筑为例，高层建筑在施工时重视对主接线安全的控制水平。改进前一年发生过6次左右安全事故，而改进后一年仅发生过3次安全事故。可以看出，重视主接线安全，在降低安全事故发生率方面可起到重要的作用。
2.4供配电系统的节能设计
电能是现代化社会持续发展的主要因素，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，会导致大量电能被无故浪费，在节能设计时需要高度重视以下几个方面：①如果采用10kV电压等级供电，则变配电所的布设位置，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，在短时间内，难以通过节能的方法收回投资费用。在案例工程供配电设计中，选择了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。
结语
高层建筑电气设备繁多，施工环境十分复杂。若不能科学地设置供配电系统，将导致加大电能负荷，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。
参考文献
[1]刘延鹏，姚雯雯.高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析[J].住宅与房地产，2017（35）：96.
[2]贾浚辰.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].山东工业技术，2018（21）：104.
[3]刘大用.高层建筑电气工程供配电系统设计研究[J].智能城市，2018，4（16）：154-155.
[4]徐国华.现代高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性分析[J].住宅与房地产，2018（19）：131.