高层建筑电气中低压配电设计焦思东

高层建筑电气中低压配电设计焦思东

焦思东

（国网长治供电公司山西省长治市046011）

摘要：近些年来我国建筑业蓬勃发展，越来越多的高层建筑被建成，高层建筑普遍用电负荷量比较大，而且与普通高度的建筑相比，高层建筑面积比较大、用电设备多，这就对建筑的配电系统提出了更高的要求，而低压配电系统是整个配电系统中最重要的一部分。因此，为保证高层建筑用电的安全性，必须不断完善低压配电设计，选择最优的设计方式。本文对高层建筑中低压配电系统进行了概述，介绍了高层建筑电气中低压配电设计原则，进而分析了高层建筑电气中的低压配电设计措施，以供参考。

关键词：高层建筑电气高层建筑电气；低压配电；设计

1高层建筑中低压配电系统概述

所谓的高层建筑的中低压配电系统是高层建筑中常见的供电方式，一般来说有以下几种方式：

（1）放射式配电系统。放射式指通过高层建筑物总的配电设备，将电力分配和输送给建筑中各个次级配电箱当中。同时因为每一个次级电箱是单独进行工作的，所以每一条子线路都是单独运行的，当任意子线路发生故障，无法正常工作时，其他子线路不会受到影响，这种配电系统的设计方式的好处就是可靠性高，整体配电系统在日常使用中的控制方便。缺点在于由于采取单一核心控制多种次级配点箱，导致了实际布线的过程较为复杂，并且需要采取高度集中的控制方式。

（2）链条式配电系统。链条式配电系统指的是在同一条主线路上，采取“串接”的方式连接不同等级的自配电箱，从而实现对高层建筑的整体电能控制，与之前的放射式配电系统相比，链式配电具有节省布线长度，减少支路，成本低等优点，更加便于实际施工过程中电缆的铺设。缺点是如果主线路的某个部分出现了故障，可能导致与其相连接的一部分次级配电箱的正常使用受到影响，同时如果整个系统中某一部分的配电单元在使用的过程中出现了问题，那么就会带来整个配电系统的暂时断电检修，影响与其相连接的电路使用端的正常使用。某个配电箱出现了问题需要检修时，要求对全中低压配电系统内的所有配电箱进行断电，会扩大故障的影响范围，导致大面积停电。

（3）“树干形”配电系统。所谓的树干形配电系统，是指各个次级的配电箱与总线连接在一个主干线上。和链式配电系统相似，由于在线路设计上路程较短，在实际施工的过程中也具有低成本，便于施工等特点。当然也同样存在如果主干线路出现故障，会影响一部分与其相连接的次级用户的正常使用。

2高层建筑电气中低压配电设计原则

2.1优化原则

优化的原则意味着在设计高层建筑配电系统时，应根据建筑功能和结构的综合分析来实现合理的布局。科学高效的高层建筑低压配电设计应线条简洁，避免线路重叠和交错等问题，在设计过程中始终遵循优化原则可以大大提高线路的安全性和稳定性，同时还能减少铺设材料的使用。优化原则中最重要的是节能原则，这要求高层建筑电气中的低压配电设计应当充分利用现代先进科学技术，不断提高建筑内部的整体节能水平。为了实现这个目标，我们可以考虑在设计过程中使用节能材料代替传统材料，加强对太阳能、地热能等自然能源的利用。在高层建筑电气系统的整个设计过程中应用优化原则。在设计整体结构时，从系统运行的安全性和稳定性出发，设计备用供电系统，以满足建筑物整体电力需求，从而提高高层建筑应对突发情况的能力。为提高建筑中各用电设备的安全性，可以在线路设计过程中预留出一部分空间，使用电设备之间保持安全距离从而提高设备线路的绝缘性。

2.2高效原则

高层建筑中的用电设备复杂多样，所以在对配电系统进行设计时应当保证设计的科学性，避免造成资源浪费和电力损耗。因此，在设计过程中，可以分析建筑物的整体电力需求，可以将电力供应和配送中心设置在耗电量较大的地区。另外，配电中心实现分散设置可以有效减少资源浪费。为了提高配电系统的有效运行，在设计过程中也要求均衡的负荷分配。例如，使用三相供电系统可以起到平衡收费的作用，从而提高电力资源的利用率。

3高层建筑电气中的低压配电设计措施

3.1低压配电设施设计

高层建筑电气系统中的低压配电系统，是由低压与高压配电线路、配电变压器等相关控制保护装置共同组成的。对于高层建筑来说，由于楼层高、电力用户多、电能耗能高等原因，需要以低压配电系统来满足高层建筑安全用电的需要。在这个过程中，需要进行科学合理的低压配电设施设计。在确定电源负荷的时候，需要充分考虑该高层建筑的实际用电需要，考虑高层建筑的建筑形式是商业建筑还是民用建筑。通常来说，可以将高层建筑的电源负荷划分为一级与二级负荷，在进行电力供应系统设计时，通常使用源于不同变电所的两路独立电源。出于应对突发电力情况的需要，高层建筑还应当搭配备用电源或者发电设备，如柴油发电机等，根据高层建筑的电力能源实际需求，选定合适的、超过一级电源负荷容量的发电设备。此外，高层建建筑还需要对消防设备的电力系统进行合理设计，包括消防水泵、消防风机、消防电梯等，在进行施工的过程中加以合理规划与科学配置。

3.2低压配电电能设计

低压配电系统的电能设计，应当根据高层建筑的电能负荷等级选择不同计算方式，如负荷密度法等。通常来说，如果高层建筑的建筑类型为民用建筑，其用电性质为生活用电，则通常按照负荷密度法进行电能计算，以平方千米作为计算单位，根据使用功能进行区域划分，并根据其历史分区电能负荷密度确定不同分区的电能特点，确定电能负荷密度值。低压配电设计的过程中，通常将最大负荷设置为30min，引用电力能源消耗量与无功功率补偿作为重要的计算依据。负荷密度法的应用较为简单，能够实现配电负荷计算与变电负荷计算。在实际的低压配电系统设计中，根据电能负荷计算结果，来确定供电设备。在具体应用时，应当注重电能分配的合理性，如用作居住功能的高层民用建筑，可以以一户一表的方式进行电能分配，并将电能计量设备统一安装在一个位置集中计量，由线缆进行连接。

3.3低压配电安全设计

高层建筑电气设计中的低压配电安全设计，通常包括接地故障保护、短路保护与过电流保护，在低压配电设计过程中需要严格遵循我国相关的设计规范，切实保障低压配电系统的安全性与可靠性。本文着重阐述低压配电系统的接地保护系统。接地保护系统中最为常用的三种接地保护模式包括IT、TT、TN三种，其中，IT接保护模式能够在低压配电系统外网区域发生电路故障，且低压配电系统无法实现对于供电系统的保护性中断的情况下，自行启动保护模式，以避免配电系统故障造成更大的损失。TT系统是电源中性点的接地保护设计，能够对发生漏电或者接地故障时的电气设备实现接地保护。通常中性线N与PE之间，由于配电关系不存在而并不进行电力流通，二者之间并无通电。通常在用电负荷较小的高层建筑中，会使用TT接地保护系统。TN系统是当前最为安全有效的接地保护系统，在民用建筑电气设计中较为常用，电容量较低或者用电要求不高的电气系统皆可使用。TN接地保护系统的设计需要将所有电气设备外壳与保护线相连，以形成保护模式，并且连接配电系统的中性点。TN接地保护包括三种模式：TN-C、TN-S、TN-C-S。其中，TN-C接地系统是将工作零线同时作为接零保护线，是一种三相四线接地保护形式，通常在一般的电气设计中较为常用；TN-S模式是将工作零线与专用保护线相互分离，使用TN-S模式的电气设备金属外壳接零保护是通过专用保护线来实现的，相对而言安全性更高；TN-C-S通常用于建筑临时供电，在高层建筑电气低压配电设计中的运用较少。

4结语

综上所述，高层建筑电气中的低压配电设计具有相当程度的复杂性，其低压配电系统设计的合理与否，与高层建筑中电力用户的用电效果与用电安全息息相关，因此必须对低压配电系统设计工作给予足够的重视，并全面考量到高层建筑中低压配电系统可能会发生的安全性问题，制定行之有效的措施对这种安全性问题加以规避。

参考文献：

[1]刘新明.浅谈高层建筑电气中的低压配电设计[J].林业科技情报，2016，48（04）：78-79+85.

[2]艾迎春.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].建材与装饰，2016（09）：104-105.