宋立立，孫 妍

（北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100045）

0 引言

在社會經(jīng)濟快速增長和生產(chǎn)力水平不斷提高的同時，人們對于電的使用越來越顯著，這個對于電力工程供配電系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在高層建筑中的供配電系統(tǒng)往往存在一定對的特殊性與復(fù)雜性，無論是設(shè)計過程還是建設(shè)過程，都有著一定的難度。因此，施工單位必須要充分分析電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)理念與存在的實際問題，結(jié)合自身專業(yè)化的知識和施工水平對電氣工程進行全方位設(shè)計。本文將高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)進行分析，利用科學(xué)化措施提升建筑中電氣工程質(zhì)量。

1 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容

1.1 高壓電配電系統(tǒng)

高層建筑因為自身電氣工程集中度高、電氣工程復(fù)雜等特點，在建設(shè)過程中往往需要對電氣工程進行良好的設(shè)計，保證建筑中人們使用的整體需求。在高層建筑中，人們使用的方式通常是辦公和居住，此情況也就導(dǎo)致城市建筑內(nèi)電力設(shè)備逐漸增多，施工單位在此過程中應(yīng)利用兩路獨立的10kW電源作為建筑電力系統(tǒng)的主要電源，由兩路獨立電源之間的互補，確保建筑內(nèi)用電安全與電力使用效果發(fā)生質(zhì)的改變[1]。由于現(xiàn)階段建筑中的高壓配電系統(tǒng)是保證建筑電氣工程得以良好發(fā)展的重要組成部分，是解決當(dāng)前中高層建筑供電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，因此在此工程中的高壓支配系統(tǒng)大多選擇的都是單母線進行分段，方便于在線路運行時可以進行自動轉(zhuǎn)換。雙方都可作為對方的備用設(shè)備，當(dāng)其中一條發(fā)生問題和事故后，另一條便能夠及時發(fā)揮作用，確保用戶用電需求得以滿足。

1.2 低壓配電系統(tǒng)

在高層建筑電氣項目中，低壓配電系統(tǒng)是重要的。因此，針對低壓配電系統(tǒng)這一關(guān)鍵作用，施工單位必須要利用多元化的防護措施，保證低壓配電系統(tǒng)中的各個部門能夠相互配合、穩(wěn)定工作，避免出現(xiàn)不必要的問題。對于低壓配電系統(tǒng)的保護，可以很好地起到保護高層建筑供電系統(tǒng)的作用，更能避免低壓配電系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)情況，對安全用電產(chǎn)生一定的影響。在低壓配電系統(tǒng)施工建設(shè)時，可以利用較為常見的方式進行考察，如低壓配電IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)等。

當(dāng)高層建筑出現(xiàn)漏電狀況時，很有可能對建筑物中的人們形成安全危險。所以，在針對大型高層建筑的供電體系設(shè)計時，要對漏電設(shè)備予以特別注意，防止漏電工作的合理實施才能夠提高建筑物內(nèi)動力系統(tǒng)的總體利用效益，從而促進整個動力系統(tǒng)都能得到正常穩(wěn)定工作。

2 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)所需要遵循的原則

2.1 安全性原則

無論何種工程在建設(shè)過程中都不能缺少安全，尤其在高層建筑的電氣工程中。在專業(yè)人員設(shè)計研究過程中，應(yīng)及時重視供配電系統(tǒng)的正常運行，保證電氣工程運行的安全與穩(wěn)定[2]。與此同時，專業(yè)人員要積極結(jié)合供配電系統(tǒng)能夠進行科學(xué)化、全方位的設(shè)置，確?？梢杂行У貙嵭须妷号c電流的合理化控制，促進電氣工程整體規(guī)劃更加合理化安全化。

2.2 節(jié)能性原則

在當(dāng)前我國快速發(fā)展的時代背景下，人們生活質(zhì)量提升的同時對于建筑施工有著更高的要求和需求。此外，人們環(huán)保與節(jié)約意識的加強，要求在高層建筑在建設(shè)施工時能夠融入環(huán)保節(jié)能的理念，所以高層建筑供配電系統(tǒng)要重視節(jié)能原則的遵循?，F(xiàn)階段高層建筑中達到節(jié)能目的的主要方式便是降低電壓，但是在這一過程中更需要對專業(yè)建設(shè)設(shè)備進行不斷完善和優(yōu)化，最終達到節(jié)能的最終目標。

2.3 簡易性原則

在高層建筑配供電中要注意設(shè)備設(shè)計的簡潔性，以避免由于設(shè)施的設(shè)計復(fù)雜而影響整個供電體系的工作穩(wěn)定和安全性，使后續(xù)運行方式變化得更為便捷簡單。若是供配電系統(tǒng)的操作復(fù)雜度較高，那么在電力工程發(fā)生事故時，由于難度較高，，操作不當(dāng)往往會造成工作效率的降低，甚至?xí)霈F(xiàn)維修時間變長，損失變得越來越大。

3 高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設(shè)計的具體研究

3.1 高壓配電系統(tǒng)的設(shè)置

在高層建筑中對于電氣工程有著十分高的要求，所以施工單位要充分重視電氣工程的設(shè)計工作，確保高層建筑能夠在良好的電氣工程中平穩(wěn)運作。高層建筑通常所涉及的居住人群較多，內(nèi)部所使用的電氣設(shè)備更是復(fù)雜多樣的，為保證安全性與滿足用電需求，通常所采用的方式便是利用兩路獨立電源，對于穩(wěn)定供電有著重要作用[3]。另外，在高壓配電設(shè)計中所使用的是單母線分段式設(shè)計，母線使用的是分段數(shù)目方式，所以母線可以與電源線回路做出優(yōu)化匹配。

3.2 供配電系統(tǒng)中配電箱的合理設(shè)置

為確保電氣工程中的接線正確，配電箱應(yīng)將開關(guān)設(shè)備電氣測量儀表和其他輔助設(shè)備進行組裝，放置于密封或半密封的金屬柜中，保證可以形成低壓配電設(shè)備，利用自動或手動開關(guān)的方式達到電路接通的目的。若是電路發(fā)生故障或問題時，工作人員便能夠?qū)⑵溆嗑€路切斷并發(fā)出警報[4]。測量儀器的使用可以很好地對運行參數(shù)進行檢測和控制，并調(diào)節(jié)電氣參數(shù)。在高層建筑中，燈具及配電柜的電路要適應(yīng)房間照明需要，而居室、餐廳、廚房等地方的電源插座也應(yīng)獨立化的回路來實現(xiàn)供電。在空調(diào)控制電路設(shè)計中，也要形成獨立性的電路回路，除壁掛式空調(diào)電源插座以外，其余電源插座中的集成電路都要設(shè)有漏電保護，為人們的安全用電提供保障。

3.3 高層建筑電氣低壓斷路器的選擇

現(xiàn)階段我國的高層建筑中，往往因為建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等需要通過低壓斷路器對室內(nèi)電器進行保護與電力控制，因此低壓斷路器的設(shè)置極為重要，為電力使用的安全性提供了可靠的保障。相比于傳統(tǒng)保險絲、電閘等斷路器，低壓斷路器具備更加全方面的功能，對于建筑內(nèi)部的變電所和供電系統(tǒng)等提供較為全面的保護功能。

電氣設(shè)備低壓斷路器大致上可分成直流與交流的兩類電路，根據(jù)構(gòu)造型式還可分成封閉式和框架型的二類低壓電路[5]。在空氣開關(guān)中如果是裝有失壓保護裝置，當(dāng)產(chǎn)生電流小于額定電壓的50%時，就必須對部分用戶進行低電壓關(guān)閉，以防止由于失壓而引起電機損耗以及產(chǎn)生電流后無法復(fù)位的問題。待到電流逐漸恢復(fù)正常時，便會把銜鐵完全吸附住，當(dāng)電流繼續(xù)減小至額定電流的50%時，由于吸力遠沒有簧片的壓力大，所以銜鐵就會碰到鎖扣，從而引起觸頭斷裂。所以，低壓斷路器的主要功能就是對建筑內(nèi)部線路加以保護，并根據(jù)所保護對象的特性而采用不相同的保護。

3.4 變壓器的設(shè)置

為保障變壓器的正常工作，增強變壓器系統(tǒng)設(shè)備安全和可靠性，就一定要更全面地考察變壓器系統(tǒng)設(shè)備的工作要求，把生產(chǎn)成本和能耗都抑制到最低點，所以在智能建筑變壓器的選型時必須以低能量材質(zhì)的高效率變壓器系統(tǒng)設(shè)備為主，確保了變壓器系統(tǒng)設(shè)備的總負荷效率在最高狀態(tài)的65%～75%以下。當(dāng)變壓器系統(tǒng)設(shè)備的總?cè)萘亢拓撦d效率都繼續(xù)維持在平穩(wěn)狀態(tài)時，就只能減小變壓器系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)量，而增大了變壓器系統(tǒng)設(shè)備的總?cè)莘e，這就有利于更合理的節(jié)約建設(shè)投資，進而大大提高了發(fā)電資源的利用效率[6]。因為受到了季節(jié)性負載，很容易造成電力品質(zhì)大受影響，所以應(yīng)該設(shè)有專門的變壓器設(shè)備來適應(yīng)季節(jié)性的負載變換，并進行彈性投切，以保證變壓器系統(tǒng)設(shè)備正常經(jīng)濟的運轉(zhuǎn)，避免了因為輕載運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生能耗。如果在夏季時空調(diào)負載很大，那么就應(yīng)該采用獨立的變壓器組作為空調(diào)變壓器設(shè)備，通過這樣就能夠發(fā)揮出空調(diào)的季節(jié)性特點，從而大大減少了能耗，大大提高了變壓器設(shè)備的經(jīng)濟效益。

3.5 減少線路的損耗

在電氣輸送過程中，因為多方面的原因的出現(xiàn)，造成線路損失無法減少，但能夠采用合理的設(shè)計來降低線損。當(dāng)電流在線路中流動時，因為不同的線路材料和負載會產(chǎn)生相應(yīng)的功率因數(shù)損失，所以一定要確保電網(wǎng)的功率因數(shù)得以全面改善，必須選用良好的材料，盡可能減少線路中的電流，從而減少了電網(wǎng)無功功率。

3.6 成本優(yōu)化

由于產(chǎn)業(yè)的變化，建筑業(yè)逐漸向著智能、電動化方面快速發(fā)展的態(tài)勢也日益突出。同時電氣工程所占建筑業(yè)的成本費用比例也在不斷增加。對于同一個行業(yè)的建設(shè)體，截然不同的供配電管理模式將形成截然不同的成本費用。首先，在符合有關(guān)規(guī)范條件的情況下，對于供配電安全要求不高的工程項目，應(yīng)多使用樹干方法用電，而盡量少使用放射方法用電。銅為傳遞額定電流的主要載體，其價值較高，占電氣工程及自動化生產(chǎn)成本的比重也很大，通過使用統(tǒng)一的輸出電流傳遞回路，就可以有效減少裝置生產(chǎn)成本。其次，在符合規(guī)范中對各類負荷規(guī)范的情況下，盡量減少使用末端雙切配電價格模塊，非按地方主管部門規(guī)定另有規(guī)范，而是盡可能使用應(yīng)急母紉作為雙電源起始位，因此雙切線越接近前端，電氣工程及自動化的降低成本就越優(yōu)化。最后，多注意國際交易市場上的貴金屬買賣信息，對光纜導(dǎo)線等金屬材料，通過現(xiàn)貨購買方法選擇較低價金屬，以避免高成本風(fēng)險。

3.7 節(jié)能優(yōu)化

實際過程中，建設(shè)工程項目的電氣生產(chǎn)成本不但包括了施工成本，還應(yīng)同時考慮工程項目移交后的經(jīng)營成本費用，而經(jīng)營成本費用又通常不屬開發(fā)商成本費用范圍，以致工程經(jīng)營成本費用常常被忽略。因此項目開發(fā)商必須從產(chǎn)品設(shè)計開始，全面認識產(chǎn)品設(shè)計特點和成本費用，并全面剖析各種能耗技術(shù)指標，用科學(xué)發(fā)展的目光選擇供配電系統(tǒng)設(shè)備[7]。具體方法如下：在選定變壓器臺數(shù)和功率范圍時，充分考慮工程投入和年經(jīng)營費用，對負載合理分攤，選擇總?cè)萘亢拓撦d范圍相對適當(dāng)?shù)淖儔浩鳎怪ぷ饔诟咝У凸β史秶?；按照項目特性，設(shè)置適當(dāng)?shù)臒o功補償，以增加功率因數(shù)，減少無功損失；采取設(shè)備的聯(lián)動或聯(lián)控措施，以減少發(fā)電機在輕載或空載下的工作時間；通過智能方法調(diào)控設(shè)備，如通過光敏、聲控器件調(diào)節(jié)照具；運用建筑物的剩余屋面建設(shè)室外能量體系，以增加綠色電能占用比。

3.8 接地安全設(shè)置

當(dāng)電力工程施工人人員在進行電氣設(shè)計時，通常需要全面位地進行相關(guān)電力安全的分析和思考，特別要注意的方面便是施工過程中的生命安全。對于人員的生命安全來講，無論是設(shè)計過程中的安全，還是電力工程使用過程的安全，都可以被叫做人員生命安全。而由于從建筑中來的工程人員很多，一旦出現(xiàn)了問題和意外，那么將對整個工程的施工、質(zhì)量以及效率等方面造成不必要的損失。因此，當(dāng)工程人員進行某些建筑電氣工程與供配系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)不留余力地確保整個電氣設(shè)備能夠以最效率化的速度停止電力工程中發(fā)生的故障點，要充分結(jié)合建筑電氣工程中的實際情況進行接地設(shè)計的安全保護。接地防護裝置可以在大型建筑中發(fā)生其他問題和危險情況時，自動停止發(fā)生故障或問題地方的電力供應(yīng)，在最大程度上避免安全問題的發(fā)生，為人員安全提供了一定的保障。當(dāng)工程技術(shù)人員在從事設(shè)計與安裝接地防護裝置的過程當(dāng)中，就必須針對大中型建筑的實際地理環(huán)境、設(shè)備、電路保護裝置等內(nèi)容加以詳盡的分析與深入研究，也唯有如此，才可以更有效地防止由于其他因素所造成的電網(wǎng)運行中發(fā)生風(fēng)險。

3.9 設(shè)置獨立雙電源

在實行高層建筑電力設(shè)計過程中，要保證建筑內(nèi)部能夠存在兩個及以上獨立性的外部供電系統(tǒng)，與此同時還要具備除正常供電系統(tǒng)之外的專用供電線路手動電源設(shè)備，此方式通常是通過變壓器的低壓端出線，結(jié)合自動開關(guān)的特點與優(yōu)勢，確保消防與非消防供電之間的負載相互分離，每當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故之后，就可以確保非消防電源迅速被切斷，進而保證在火災(zāi)時期消防能夠得到可靠的電力保證。

4 結(jié)語

電氣工程供配電體系要和經(jīng)濟高速發(fā)展時期下的城市建筑發(fā)展相符合、一致，在進行方案設(shè)計的過程當(dāng)中，必須要求專門的設(shè)計人員在針對現(xiàn)實的發(fā)展?fàn)顩r進行了認真地分析，之后再對供配電系統(tǒng)作出了科學(xué)、合理的方案設(shè)計。同時，要嚴格地根據(jù)供配電系統(tǒng)中存在的某些問題，提出科學(xué)合理、與之相對應(yīng)的處理辦法，以保證供配電系統(tǒng)工作的安全和平穩(wěn)。