浅谈高层建筑供电系统设计

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摘要：建筑供电系统的合理性直接影响经济、能源以及人们生命安全.随着我国高层建筑的发展，合理的建筑供电系统设置越来越迫切。供电系统是高层建筑的重要组成部分，本文主要阐述了作者自己关于如何对高层民用建筑供电系统进行设计的看法。

关键词: 建筑；高层；供电

Abstract: The construction of the power supply system’s reasonable directly influences the economy, energy and life safety of people. With the development of high-rise buildings in our country, the construction of the power supply system is more and more urgent to set reasonable. Power supply system is an important part of high-rise building. This paper mainly expounds the author's own views on how to carry out the design of the power supply system in high-rise civil buildings.

Keywords: building high-rise; power supply;

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

1、前言

随着电力系统规模的不断扩大，高层建筑的不断涌现。其供电系统运行的可靠性、安全性与经济性要求越来越高，供电系统自动化水平也迅速提高。近几年来，电子技术与微机技术的发展，对供电系统自动化产生了较大的影响，集保护、监控及远动为一体的综合自动化的出现，对新系统的设计及老系统的改造都提出了许多问题，引起了人们的关注。尤其在高层建筑中，变配电间一般设置于地下层，而电力部门要求尽量设置于地面层，通过集中监控系统，将中央控制室设置于首层，既满足电力部门的要求，又通过遥测与遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，为加强能源管理提供了必要手段。

2、供电干线的布置

高层建筑物的供电干线多采用电缆或母线槽形式供电，但无论采用什么形式在高层建筑物内都应设电气竖井 (又称电缆井)。电气竖井的大小与竖井布置有关，但最小应能满足安装及维修人员进入和操作的要求。高层建筑物内的电气竖井的位置，应与土建设计密切配合，与其它设备或系统的竖井统一考虑。确定电气竖井位置时，应考虑如下几个因素：⑴电气竖井应.尽量靠近用电负荷中心，便于进出线；⑵电气竖井应避免靠近电梯井，应尽量远离烟囱。

3、配电系统

3.1高层建筑的负荷等级（一类高层）

一级负荷：消防用电设备，应急照明，消防电梯。二级负荷：客用电梯，供水系统，公用照明。三级负荷：其它用电。

3.2供电电源

因为高层建筑存在着一级或二级负荷，因此高层建筑配电系统的供电电源应有两个独立的回路供电或采用一条回路电源和备用电源（发电机）供电。高层住宅的垂直干线宜采用电力电缆或母缆槽配电，配电干线应在电气竖井内敷设，电气竖井宜靠近负荷中心设置。关于电缆截面的选择应按电缆载流量，根据计算电流及上下级开关配合选择，再校验电压降和机械度及热稳定。

以住宅建筑为例，高层住宅中只有一级和二级负荷才用双电源供电。设计系统时应注意，每个住宅单元应该设宅配电总柜、根据住户多少分层设置电表箱和每户住户设置一个配电户内箱。公用走廊、楼梯间照明负荷（应急照明与普通照明配电独立）应单独设公用电表计量。住宅电能计量系统应采用总线式集中抄表或自动抄表系统，以便物业管理。住户配电箱至少应设照明回路和普通插座回路、厨房插座回路、卫生间插座回路、空调插座回路。除照明回路导线截面选择外，其余回路导线截面选择参照前面所述的电缆截面选择。照明回路对电压要求较高。按规定，灯的端电压一般不应高于其额定电压的 105%，也不宜低于其额定电压的 95%。因此照明回路导线截面选择可按下式：

A= ΣM + ΣaM′/CΔUal%

ΣM—为计算线段及其后面各段（指具有与计算线段相同导线根数的线段）的功率矩（M=PL）之和；

ΣaM′—为由计算线段供电而导线根数与计算线段不同的所有分支线的功率矩（M'=PL）之和，这些功率矩应分别乘以对应的功率矩换算系数后再相加；

a—为功率矩换算系数；

ΔUal%—为从计算线段的首端起至整个线路末端上的允许电压降对线路额定电压的百分值；

C—为计算系数。

计算时，应从靠近电源的第一段干线开始，依次往后计算各线段的导线截面。计算出截面后，应选取相近而偏大的标准截面。而每段导线截面均应按机械强度和发热条件进行校验。

此外住宅配电线干线应设防电气火灾漏电保护，住宅户内配电应设短路保护、过负荷保护、接地保护以及漏电保护、过电压欠电压保护。为了防止电源电压波动对家用电器的影响，宜在住户配电箱内装设浪涌抑制保护装置，住宅室内配线宜用 PVC 管暗敷。

4、高层建筑供配电系统的综合自动化势在必行

供电系统设计分为一次回路与第二次回路两大部分，综合自动化系统对一次设备的质量与可靠性提出了更高的要求，首先一次结线应尽量简单，变配电设备应优先选用全封闭型的开关柜，既可节省占地面积又由于运行环境的改善，可以减少运行维护工作量，延长设备使用寿命，开关设备的质量要可靠，特别是操作机构动作更应准确可靠。二次回路设训一主要从继电保护，参数测量与开关操作及控制来考虑，传统的二次回路设计，从电流与电压互感器及开关操作机构开始，经过大量测量与控制电缆到复杂的保护屏、控制屏、计量屏与模拟盘，设计相当复杂，施工与调试工作量大。而且，繁琐的布线，大量的仪表继电器，不仅增加了事故点，还影响到系统的可靠性，并加大了维护工作量。高级的保护与控制需要多级高精度仪表来实现，工程造价也相对提高，有些综合型功能，单靠仪表很难实现。

随着电子技术的发展，特别是微机技术的发展，加速了原有保护与控制仪表的更新换代，在测量方面，现在国内外已研制出综合性微机变送器，对于1个配电回路，只要引入电流与电压互感器二次输入信号，就可以测量出三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等参数，而且可以通过数码管实现巡回显示。在保护及控制方面，一般可采用综合保护器，它是一种数字式的保护、控制、计量和监控系统，它使用电流和电压输入波形抽样，以及适当的计算，为配电和馈电提供保护，将保护、控制、计量，就地和远程人机接口合并于1台整机上。仅这二项新技术就可使二次回路设计尤为简化，减少了控制电缆与仪表盘面积。而且，上述变送器及综合保护器均带有远程通讯接口，为“三遥”提供了基础。微机保护、微机交流采样变送器等新产品发展很快，在此基础上，充分利用微机通信联网技术，又开发出集保护、测量与控制于一体的综合自动化装置，这一新技术的出现，使原有二次回路设计全部更新，因此，供电系统综合自动化是一个发展方向，它的出现就要求设计人员的技术水平迅速提高与更新，以适应新技术的发展。

5、结束语

随着计算机技术的发展，微机继电保护、综合自动化系统也会很快得到推广，国内已有专门研究单位从事微机监控，保护综合自动化系统的开发和研制，产品主要应用于35kV以上的供电系统。因其造价高，不利于35kV以下系统推广，因此有必要针对于35kV及以下供电系统，特别是10kV高层建筑内供电系统的特点，结合供电系统微机集中监控及无人值班变电站的要求，对高层建筑供电系统综合自动化进一步开发与研制，特别是与二次回路设计应紧密配合与协调，这样不仅可以充分发挥微机继电保护的作用，使整个供电系统二次回路设计和微机集中监控系统设计大为简化，而且可降低工程投资，减少维护工作量，提高系统安全运行水平。

参考文献:

[1]孙继荣·电网控制与管理的计算机信息系统.北京:机械工业出版社，1991.

[2]高层建筑电气设计及电气设备选择手册（上、下）.

[3]全国民用建筑工程设计技术措施,电气篇.