高层公共建筑的供配电系统设计
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高层公共建筑的供配电系统设计
作者：彭宝锋刘洪刚
来源：《城市建设理论研究》2013年第03期
摘要：随着建筑业的快速发展，高层建筑已经国内城市普及。
高层建筑的供配电设计问题，是影响建筑安全和性能的重要因素。
本文结合高层建筑供配电设计实践中的体会，针对高层公共建筑供配电系统的要求，阐述了高压供配电系统的设计、低压配电系统的设计及统筹备用电源问题。
关键词：高层公共建筑供配电系统设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
随着经济建设的发展，建筑用地越来越多，各种公共建筑如各种酒店、医院、写字楼等向高层发展。
由于高层公共建筑的供配电系统与一般建筑的供配电系统存在着很多的不同之处，且对建筑的安全和性能有着重要的影响，其供配电系统设计问题引起了建筑电气设计人员越来越多的关注。
一、高层公共建筑对供配电系统的要求
与一般高层住宅楼不同，高层公共建筑有其自身的特点：1）内部配套设备多—由于这类建筑的标准高、功能多，要求有舒适的生活环境,以及现代化的办公、管理、娱乐、生活等手段，因此内部与各专业配套的设备相当多；2）人员密度高—建筑物内居留着大批人员，尤其是文化娱乐、商业场所的人员密度更高；3）功能多—现代公共建筑往往把娱乐、居住、办公还有商业等功能集于一身，形成多元化功能；4）设有地下室—此类建筑一般设有若干地下层，其中设置变配电室、生活及消防水泵间、中水处理设备间、制冷机房、汽车库、空调机房等；5）对保安的要求高，这类建筑内居留着大批人员并拥有众多的贵重设备，所以必须保证高度安全；6）装修标准及工程造价高。
现代化高层公共建筑的特点决定了该类建筑的供配电系统设计必须满足其独特的要求。
1.1供配电系统要便于电源切换
要使正常工作电源和应急电源自成系统，独立进行配电。
当电力与照明分开供电时，则电力与照明应分别设有正常工作电源配电系统与事故时的应急电源配电系统。
对于消防用电等一类负荷在火灾情况下，则运行应急电源系统，以保证供电不被中断，二类负荷则应保证两回路切换供电。
低压配电的级数不适宜太多，一般情况下，应限制在三级以内，重要负荷不超过二级。
1.2 保证供电电源的高度可靠性
高层公共建筑造价高，人员也比较集中，供电的可靠性将直接关系到企业的运作和人员设备的安全。
这类建筑一、二类负荷较多，为保证供电的可靠性，一般宜取两个电源同时供电，并设置柴油发电机组作为应急电源。
为了楼内人员的安全疏散,尚应装设自带电源型应急照明和疏散标志灯。
供电可靠性的问题,不仅仅限于供配电系统的接线方式，而且与设备选型，如高低压开关柜及其内部元器件的选择，都应与供电可靠性的高性能要求相一致。
1.3 供配电系统的网络设计应合理安排
一般采用混合式配电系统作为高层公共建筑的低压配电网络，其中地下室与裙楼部分采用放射式配电方式，而对于主体部分则是采用放射式和树干式结合的配电方式。
树干式的配电形式有绝缘线穿刺线夹、电缆和封闭母线三种，具体根据楼层层数的多少和负荷大小，树干式配电可以是从底层直至顶层的母干线配电，也可以分区。
1.4 应便于维护和安全
变配电室一般宜设在地下室主要负荷附近位置。
配电箱应直接设在竖井内，或将各楼层配电室设在竖井旁。
对于备用发电机宜采用风冷式机组，除此之外，最好将机房设置在地面一层，以便运输和通风冷却。
同时，为了满足防火的需要，高压断路器和楼内变压器都不能采用油浸，而应采用环氧树脂浇注的干式变压器和真空断路器或六氟化硫断路器。
二、供配电系统
2.1高压供配电系统的设计
根据高层建筑的负荷等级和供电要求，确定电源引人电源电压等级及回路数量，从而确定本建筑的电源高压主接线。
运行方式主要有如下几种结线方式：
如图1所示为单母线母联断路器分段，母联自动投入或手动投人的运行方式。
此种供电方式两电源互为备用,供电可靠性较高。
图2所示结线，两电源进线,单母线不分段，可按电源自动投入运行方式运行(备用电源热备用)或手动投入运行方式运行(备用电源冷备用)。
图3所示结线，为图2的改进型。
母线用隔离开关分段(正常运行时合上)，是考虑高压设备检修时，通过隔离开关断开母线，对两段母线进行不同时的检修，不致整个供电系统中断供电。
其它与图2运行方式相似。
图4所示结线，两路电源通过高压隔离开关手动切换的运行方式，此种方式结线简单，投资较少，适用于备用电源为冷备用方式(即正常情况,备用电源平时不送电，仅在主用电源检修或事故停电才送电的情况)。
该种结线在没有设置柴油电机组电源的建筑中，当高压设备正常检修或事故维修时，会引起整个建筑供电中断，无法保证应急负荷的供电要求。
以上内容针对高层建筑高压供电系统的高压结线方案进行了比较详细的探讨，而在具体工程施工过程中，则要根据建筑的规模和性质以及业主和当地供电部门的要求，来确定高压主结线方案。
2.2 低压配电系统的设计
低压配电系统的作用主要是向各设备分配电源，同时使应急负荷的供电可靠性等方面得到提高，还起着非常重要的联络作用。
设计低压配电系统时，还应注意如下几个问题：
1）计费问题
针对不同的负荷，供电部门有不同的收费标准。
但同时还有很多工程要求对同类的负荷集中进行计费，这个时候设计者要与供电部门和业主进行商量，尽量在满足有关规范和规定的条件下，形成一个折中方案，对于一些不完善之处，可以采用一些其它的可行性措施。
2）设计与用户的协调处理
设计者主要是从规范技术方面去考虑，可能会与管理部门的管理和操作等方面存在矛盾和冲突。
正因如此，设计者在设计过程中应与运行部门进行协商，以期达到一致意见，从而取得一个较为合理的有效方案。
3）供电系统的可靠性问题
对于已经设计出来的系统，其可靠性有多高，不能单看系统的自动化程度，其与系统的设备元件、线路和结线方式等有关。
对于一个系统而言，简单在一定程度上就是可靠，所以应尽量简单，当然，前提是满足规范的要求。
如果使用过多的线路和联络开关设备，反而会使系统变得更加复杂化，使其可靠性降低。
4）联络备用问题。
如果有两台以上的变压器，则应该在其低压侧设置相应的低压联络回路，以此来满足变压器的经济运行和有关负荷供电的备用需求。
2.3 统筹备用电源问题
每一建筑都设置柴油发电机电源或引取两种电源是不现实的，除此之外，柴油发电机组的噪声和废气对环境的损害比较大，其燃油的贮存和运输也是火灾隐患之一，而且他的维护管理费用也非常高。
正因如此，从整体上统一考虑，应集中各自分散设备自备电源的投资来改善电网，使它的可靠性和供电能力得到提高。
三结语：
由于高层公共建筑供配电系统的特殊性，在其供配电系统设计过程中，要针对建筑物本身的特点和它对供配电系统的要求，合理的采用不同的高压、低压接线形式，以此来满足建筑物的使用功能并保证供电的可靠性。
参考文献：
[1] 工业与民用配电设计手册（第三版）.中国电力出版社， 2005-10-01
[2] 现代供配电技术. 国防工业出版社，2010-08-01
作者简介：彭宝锋， 1981.3，机电工程师，浙江杭州；刘洪刚，1978.10 机电工程师，浙江杭州。
