浅谈高层建筑电气的设计要点
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浅谈高层建筑电气的设计要点
金旭明
上海明申建筑设计有限公司
摘要：在建筑物中，利用现代先进的科学理论及电气技术，创造一个人性化生活环境的电气系统，统称建筑电气。
近年来城市化进程不断推进，民用高层建筑在城市建筑工程中的比重越来越大，从而对高层建筑供配电设计的安全性、可靠性以及经济性提出了更高的要求。
低压配电系统在保证高层建筑中用电安全方面起到重要作用。
关键词：中低压配电安全质量电气高层建筑
前言：传统建筑电气设计只包括供电和照明以及相关弱电系统，而今天，现代建筑趋于多元化的风格，超高层、大面积、多功能，电气设计内容也日趋复杂。
因而高层建筑电气中的低压配电设计需要在更高要求下进行。
低压配电系统的设计质量直接关系到高层建筑中电气系统的运行质量，因此我们需要投放更多的注意力在高层建筑电气中低压配电设计研究中，以保证用户用电安全、可靠。
一配电系统设计的原则
1 优化原则。
供配电设计应根据建筑物的物业形态，功能布局合理设置供配电系统方案。
高层建筑应充分利用现代化技术提高建筑本身的节能等级，如使用节能材料，利用太阳能、地热等自然资源。
另外考虑到供电系统的可靠性、安全性等，在满足负荷容量基础上，须留有一定的备用容量，为以后的扩容带来便利。
在设计线路时使之相互间处于安全距离，且都具有合格的绝缘强度。
同时必须配置可靠的防雷击设备，采取有效的防静电技术。
2 高效原则。
现代高层建筑往往往往因其体量大，高度高，导致用电设备复杂多样，供配电距离远，在配电系统设计时应尽可能的减少不必要的损耗。
在配电系统设计时应根据用电负荷分布合理设置变配电中心。
单一的配电中心往往会造成大量的电缆交叉，使整个系统变得杂乱无章，降低供电可靠性，另外还会造成电缆材料的巨大浪费，再加之整个系统负荷如果较大，对电缆材料的线径要求也会更高，配电线路电能损耗也会更大。
同时供配电系统设计还应尽可能做到负荷均衡，三相供电系统负荷分配的平衡性会直接影响整个系统的谐波量，影响供电质量。
二配电设计的思路
1 确定供电系统负荷等级。
通常而言，在电力行业将负荷等级分为以下三级：一级供电负荷是指在供电过程中突然中断供电会造成重大的政治与经济损失；二级供电负荷是指在供电过程中突然中断供电会造成较大的政治与经济损失；三级供电负荷包括所有一、二级供电负荷以外的负荷。
在确定高层建筑的负荷等级时，能够以《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008附录A（以下称为《规范》）为依据。
在《规范》中明确指出，使用性质不同的建筑物在其内部设施的负荷等级划分上也不尽相同。
应根据用电设备的重要性及业主对用电负荷的特殊要求来合理划分用电设备的负荷等级。
2 电压与供配电型式设计。
现代高层建筑一般情况下用电设备的电压等级均为~380/220V，在进行高层建筑电气中低压配电系统设计时，需要以用电负荷等级机容量为依据选择合理的供配电方式，对于用电负荷大，等级高的设备可采用放射式配电，对于负荷容量小，设备分散，用电等级要求不高的设备可采用放射式结合树干式的配电型式。
3 高层建筑中变压器相关问题。
在进行变压器的位置与数量选择时，需要综合考虑建筑的功能分布、建筑中负荷的分布以及负荷的容量，而后进行专业间的协调，并且以当地供电局的要求为根据合理选择变压器设置位置。
选择变压器的容量时，要以计算得到的用电负荷视在容量为根据，当季节性负荷及照明容量较大或存在严重影响电源电压的动力负荷时，应单独设置相应专用变压器。
通常情况下，住宅专用变压器容量一般不超过800kVA，公共
变压器容量一般不超过1600kVA，箱式变压器容量一般不超过630kVA，变压器的负荷率为80%±5%，供电半径在200m之内。
在实际需求的供电距离大于200m或者供电容量超过500kW 之时，需要增加配电所的设置。
若条件允许，最好在负荷中心附近设置变配电所，这种做法不仅能够简化配电系统，同时还能够增强低压配电系统的安全性与可靠性，减少电压在线路中的损耗。
三低压配电设计的要求
1 保证配电系统的安全性。
民用高层建筑是人员较为密集的场所，因此配电系统的安
全可靠与否对建筑内人员与电气设备安全状况的好坏起到直接影响。
在高层建筑的实际使用过程中，由于建筑内部电气设备多、用电负荷较大，为了保证配电系统的日常正常运转，需要将各种可能出现的特殊情况纳入考虑范围中。
在配电系统中应引入两路或以上的独立电源，根据情况设置应急电源，通常为柴油发电机组或蓄电池组。
需要注意的是，应当以消防设备运行时间的要求为根据设置应急电源的容量。
各应急灯具宜设置专用线路，中途不设置开关。
二线制和三线制型应急灯具可统一接在专用电源上。
各专用电源的设置应和相应的防火规范结合。
消防用电负荷应根据建筑物类别选用矿物绝缘型，低烟无卤型及耐火型电缆。
对高层建筑电气的低压配电系统进行设计时，应根据建筑物性质及用电设备场所火灾危险性设置电气火灾监控系统，以达到在电气火灾发生之前切断电源或通知值班人员及时检查，处理火灾隐患。
2 提高用电质量。
在高层建筑中，由于其楼层高，配电线路较长，导致供电过程中损耗较大，所以在配电系统的变压器设置方面，需要以实际状况的需要为依据进行分层布置，以此提高供电质量。
与此同时，在选择配电系统中需要使用的电气材料、电气设备及其元件时，要严格遵照国家在此方面的先关规定以及安全标准，切实保障电气系统的安全、可靠。
再次，高层建筑电气中低压配电设计需要便利人员操作与检修。
在设计低压配电系统时，作为应急电源的发电机组需要与日常工作电源分开，两者各成一套独立的系统，以此保障紧急情况下二者能够自动切换，提高低压配电系统的可靠性。
同时应在相应变配电室进行无功功率补偿及谐波治理，以减少无功损耗及提高供电质量。
3 低压配电室设置。
由于现代高层建筑体量较大，用电负荷较多，所有用电负荷从变配电室直接配电往往是不合理的，需要根据建筑物内业态、功能分布合理的设置相应的低压配电室，以便用电设备的检修、管理。
四防雷接地系统设计
应根据建筑高度计算防雷类别，配置防雷措施，包括防直击雷、侧击雷，感应电压，浪涌保护等。
并根据用电设备所在的防雷保护区域合理选择浪涌保护等级。
高层建筑电气低压配电系统设计中一般采用IT、TT、TN三种接地型式。
应根据用电设备的特性选择合适的接地型式。
一般情况下，除特殊建筑功能（如医院等）之外，建筑物接地型式一般采用TN系统，并进行总等电位联结，局部等电位联结及辅助等电位联结，当采用TN-C-S系统时，当保护导体与中性导体从某点分开后不应再合并，且中性导体不应再接地。
对于单体建筑应在本建筑总配电室处设置总等电位联结，将进出本建筑物的各类金属管道，电气装置中的接地母线进线联结。
同时应在各设备用房，电梯机房及带淋浴的卫生间进行局部等电位联结，以达到减小人员触电的危险。
五结论
总之，根据现代高层建筑的业态分布，功能布局进行合理的电气系统设计、及严格的施工工艺要求往往是保证高层建筑低压配电系统可靠高效运行的关键所在。
因而在进行低压配电设计时，设计人员需要综合考虑多方面因素，制定科学合理的设计方案，尽可能简化电气系统设置，努力减少损耗，并控制配电线路谐波源，提高供电质量，同时保障用电的安全性与稳定性，满足人们在实际生活中对于用电的需求。
参考文献
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