王海鵬

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，超高層標志性建筑不斷涌現(xiàn)，并逐漸演變?yōu)楹饬砍鞘鞋F(xiàn)代化水平和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。與普通高層建筑相比，超高層建筑功能更多，總用電負荷容量更大，供電距離更長，其供配電系統(tǒng)也相應(yīng)更為復(fù)雜。超高層建筑供配電系統(tǒng)方案的確定是一個綜合性的設(shè)計過程，其中如何確定高壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)置配電所、選擇應(yīng)急電源的電壓等級尤為重要?；诖?，本文就超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計進行詳細探究。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;供配電系統(tǒng);設(shè)計

1 引言

由于超高層建筑的復(fù)雜性和笨重性，對電氣設(shè)備的要求比低層建筑更為嚴格。高層電氣設(shè)備分析包括給排水系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、制冷采暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、電梯等。而且隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展和人們需求的不斷增加，建筑功能更加完善，建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這在一定程度上給超高層建筑的電氣設(shè)備帶來了一定的壓力，對高層建筑供電系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

2 超高層建筑電氣系統(tǒng)特點

（1）高功耗。由于超高層建筑的承載力和承載力大于普通高層和低層建筑，因此其用電負荷和用電量也相對較大，功耗更為明顯。電力消耗的增加增加了建筑物的電力負荷。為了滿足高層建筑的用電需求，有必要加強低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計。（2）對供電可靠性提出了更高的要求。高層建筑的住戶比低層建筑的住戶多，因此對電力的需求遠大于低層建筑。為保證高層建筑用電的穩(wěn)定性和安全性，主要采用一次負荷和二次負荷。一次負荷需要配備兩套獨立的供電系統(tǒng)，以確保即使一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，另一個系統(tǒng)也可以代替它繼續(xù)工作，以確保高層建筑各種功能的穩(wěn)定運行。

3 超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計問題

與設(shè)計圖紙性質(zhì)相似的供電方案設(shè)計也反映了實際工程建設(shè)中的一些問題。由于供電環(huán)節(jié)和設(shè)施涉及內(nèi)容廣泛，對設(shè)計方案有很多要求。在相關(guān)工作人員進行供電方案的設(shè)計時，如若沒有對每一步的設(shè)計內(nèi)容進行反復(fù)核實與計算設(shè)計，將對整個工程結(jié)果質(zhì)量帶來不利影響。而進行供電設(shè)施的建設(shè)工作時，開發(fā)商也會做出相應(yīng)干預(yù)，如若其對供電設(shè)計方案進行變更，致使方案設(shè)計不符實際及相關(guān)規(guī)定要求，將會造成設(shè)施建設(shè)存在一定的安全隱患，后續(xù)工作也難以進行交接，給供電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟乃至名譽損失。除此之外，個別負責(zé)供電方案設(shè)計的工作人員缺乏思想認知的專業(yè)性，在設(shè)計中以自己主觀經(jīng)驗為主，反而拒絕現(xiàn)實考量，導(dǎo)致供電方案的設(shè)計不符合要求，直接導(dǎo)致設(shè)施建設(shè)作業(yè)無法正常進行;除了上述已經(jīng)提到的現(xiàn)象外，還可能會出現(xiàn)施工人員利用自身經(jīng)驗隨意開展工作，不以供電方案設(shè)計為指導(dǎo)的現(xiàn)象發(fā)生，其違背了電氣工程建設(shè)的相關(guān)行為規(guī)范，還會對整個電氣工程帶來質(zhì)量上的不良影響;無論何種情況，都會最終導(dǎo)致建設(shè)單位出現(xiàn)施工以及成品的質(zhì)量問題，影響供電企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

4 超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計

4.1 變壓器選擇

變壓器在供配電系統(tǒng)的運行中起著關(guān)鍵作用，也是節(jié)能設(shè)計的重點。其原因是變壓器直接影響電力系統(tǒng)的功耗和電流、電壓的有效切換。這要求在變壓器選擇時，要對節(jié)約能源作深入的考量，通過使用規(guī)定變壓器型號來實現(xiàn)控制其有用功率消耗量的目標。為實現(xiàn)這一目標，在變壓器選擇時要對以下原則作充分的考量：（1）銅材料在變壓器運行中發(fā)揮著重要的作用，出于節(jié)能考慮，要有效提升銅材料的應(yīng)用頻率。就近年來的變壓器設(shè)計來看，通過在電線電柜中使用硅材料來代替銅材料，可以實現(xiàn)兩方面的目的，一是可以確保變壓器在空載運行過程中有很好的運行效率，二是可以最大限度減少變壓器運行過程中的能耗，以此來實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。（2）目前來看，市面上的變壓器類型較多，在選擇時會有一定的難度，為此要始終秉承選用節(jié)能型的變壓器這一原則。待正式投入使用后，要做好維修保養(yǎng)工作，并在使用一段時間后及時更換，這對確保變壓器功能有重要的意義。（3）變壓器設(shè)計時要考慮采用一些單相自動補償設(shè)備，原因在于通過單相自動補償設(shè)備可以有效確保流動的三相電的電流處于平衡狀態(tài)，可以最大限度減少變壓器自身所承受的消耗。

4.2 節(jié)能設(shè)計

超高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計的核心部分是供配電系統(tǒng)的設(shè)計。結(jié)合建筑物的實際情況，合理規(guī)劃建設(shè)項目的荷載指標，這些指標的制定應(yīng)嚴格按照不壓縮、不浪費的原則進行。同時，供配電系統(tǒng)涉及到供電設(shè)備的安裝部署、規(guī)格型號的選擇等，其綜合配置要具有一定的合理性，在滿足系統(tǒng)功能的同時達到節(jié)能的效果。對于供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，還需要綜合考慮建筑物中的配電房、開閉所等，一般需要根據(jù)不同類型建筑物的用電指標對整個建筑物進行負荷用電量的估算。在設(shè)計階段需要重點明確項目建設(shè)中有沒有用電量較大的設(shè)備，如消防水泵、廚房設(shè)備、建筑聲、光、電設(shè)備等。如果有的話就需要對其用電量進行單獨核算，避免電力的過度浪費，也需要保證各種用電設(shè)備的合理配置，避免存在漏項問題，確保估算用電量接近實際用電負荷。如果出現(xiàn)建筑物與配電房之間供電距離較遠的情況，需要合理控制電壓損失，其控制方式有增大導(dǎo)線截面積等。

4.3 動力系統(tǒng)設(shè)計

動力設(shè)備是超高層建筑必須安裝的系統(tǒng)。耗電系統(tǒng)一般用于加熱、制冷等方面。這些功能會導(dǎo)致大量的功耗，所以超高層建筑節(jié)能設(shè)計也要注意控制動力系統(tǒng)的資源損耗，相關(guān)設(shè)計人員可以從以下幾方面降低在動力系統(tǒng)方面的能源損耗。（1）緊跟時代潮流， 使用高效能的電動機進行系統(tǒng)設(shè)計，從設(shè)備方面實現(xiàn)能源的節(jié)約，在節(jié)能的情況下增加其運行效率。（2）設(shè)立合理科學(xué)的補償機制，實現(xiàn)電機的循環(huán)使用，促進電機的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)電機資源的節(jié)約。（3）大功率電動機可采用軟啟動裝置。消防用電動機選用星三角啟動裝置，實現(xiàn)電動機的平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。（4）優(yōu)化動力設(shè)備控制系統(tǒng)，采用先進技術(shù)，實現(xiàn)動力設(shè)備的自動化控制，既減少了人力資源的投入，還能使動力設(shè)備更精確地工作。

4.4 消防配電設(shè)計

超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，可使用消防器材。供電設(shè)備的設(shè)計主要是通過設(shè)計相應(yīng)的供電電路來穩(wěn)定消防系統(tǒng)的運行，在消防配電設(shè)計中起著重要的作用。消防設(shè)備包括消火栓泵、自動噴淋設(shè)備、防火卷簾等，這些設(shè)備都會在火災(zāi)時自動開啟，供電設(shè)備的存在能為這些設(shè)備提供電源，一旦供電設(shè)備發(fā)生問題，就會影響設(shè)備的使用，導(dǎo)致設(shè)備斷電，無法有效控制火災(zāi)的蔓延，造成一定的安全隱患。在選擇供電設(shè)備之前，應(yīng)當(dāng)分析建筑電氣設(shè)計的實際情況，根據(jù)建筑電氣的實際情況確定相應(yīng)的供電方法，確保消防供電系統(tǒng)設(shè)計的合理性。供電設(shè)備的選擇會影響消防配電設(shè)備的運行，因此在設(shè)計上應(yīng)當(dāng)慎重，明確在消防配電設(shè)計中是否存在共用消防設(shè)備電源的情況，如果有這一狀況，則要安裝能夠相互切換的電源裝置;如果并未設(shè)置共用消防設(shè)備電源，則要根據(jù)實際情況設(shè)計分離的兩組電源裝置，并做好配電箱的設(shè)計工作，便于在發(fā)生危急問題時能迅速發(fā)現(xiàn)并通過手工完成電源之間的切換。

5 結(jié)束語

綜上所述，在我國超高層建筑的發(fā)展過程中，供配電系統(tǒng)的設(shè)計及相關(guān)可靠性研究是非常重要和最基本的內(nèi)容。因此，我國高層建筑內(nèi)部電氣設(shè)備十分笨重，其施工過程也十分困難，過度的電力消耗也是問題之一。因此，在電氣設(shè)計過程中，要逐步改善其運行環(huán)境，確保電力系統(tǒng)的安全運行，完善與電氣設(shè)備相關(guān)的功能，加快電力行業(yè)的發(fā)展。

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