高層建筑電氣工程中的低壓配電設計分析

劉瑞軍

（山西八建集團有限公司，山西 太原 030027）

0 前言

低壓配電的設計與安裝是整個高層建筑電氣系統中的重點環節，如果低壓配電的設計方案不夠完善與科學，就極易造成安全隱患的出現，再加上高層建筑的電氣設備較多，一旦出現事故危害較大，所以建筑企業必須要重視低壓配電的設計工作，保證設計的合理性與科學性。一般來說，高層建筑擁有著較多樓層，智能化程度相對較高、建筑面積覆蓋范圍大、結構功能十分復雜且需要用到較多的電氣設備，所以落實好設計工作是十分重要的。國家也針對高層建筑低壓配電設計工作做出明確規定，要求低壓配電設計人員在工作過程中按照設計要求與原則，與實際情況相結合，優化低壓配電設計方案，消除安全隱患，提高整體電氣工程質量。

1 高層建筑電氣工程低壓配電設計原則

1.1 堅持優化設計原則

在設計低壓配電方案時首先要堅持優化設計原則，只有貫徹落實好優化設計原則，才可以保證好低壓配電工程的經濟型與科學性。具體分為以下幾個方面：①應該與高層建筑的優勢與特點相結合，確定合理且科學的電力輸送路線以及電氣設備的安裝定位，以保證建筑空間的高效率利用，盡量縮減占地面積；②保證好低壓配電設計方案的經濟適用性，與樓層的結構特點相結合，考慮實際情況，設計出符合需要且高效的配電方案；③保證好低壓配電線路以及配電設備的安全性，設計出安全距離的配電線路，應用具有良好絕緣性的導線材料，同時應該在高層建筑頂部安裝相應的防雷擊設備，輔以接地技術與防靜電技術，落實好安全保障工作；④控制好用戶的備用電量，參考每戶居民的實際用電需求進行供電，保障電氣設備的穩定、高效運轉。

1.2 高效率輸送電氣的原則

一般來說，在輸送電氣時會產生不同程度的損耗，包括直接損耗與間接損耗，所以說，在設計低壓配電方案與傳輸電氣時應該盡可能地減少損耗，提高利用效率與節能性。還應該與居民的用電需求充分結合進行設計，優化電力傳輸系統，減少損耗。與此同時，在設計電力傳輸線路時應該保證電力負荷達到均衡，增強安全性，應用先進的電力監測設備，嚴格監控低壓配電線路，防止出現安全問題，以及有效減少電力傳輸系統的后期維護成本支出。

1.3 堅持綠色節能原則

在設計低壓配電方案時應該堅持綠色節能原則，跟隨時代發展趨勢。要合理配置傳輸線路與電力設備，防止出現傳輸線路重復以及纏繞的現象，避免材料浪費。還可以引進并應用節能材料，比如說太陽能或地熱能等，減少其他資源的損耗。

2 現階段高層建筑電氣工程低壓配電設計中存在的問題

2.1 高層建筑中的用電設施數量較多

就現在來說，高層建筑基本分為商業建筑與生活建筑兩大類，所以需要對兩種建筑的電氣工程低壓配電方案進行區別設計，這就給基礎設施以及配套設備的使用提出更高要求，舉例來說，供水系統、消防體系、供暖體系、配送電系統以及通風設施等均是重要組成部分。以上所列出的基礎設施均會涉及用電問題，所以說，高層建筑中往往存在著用電量較大且多種多樣的基礎設備，這些設施對于低壓配電的輸電配電設計也有著不同要求，在很大程度上增加高層建筑電氣工程低壓配電的設計難度。

2.2 高層建筑的整體用電量較大

由于高層建筑的用電設備和基礎設施較多，再加上住戶或辦公人員較多，會產生極大的用電需求，從而呈現出遠超其他建筑物的用電需求。詳細來說，像二次供水設備、家用電器以及電梯等均是需要長時間用電的設備，這就給高層建筑電氣工程的低壓配電帶來很大壓力，用電量的增加還會引起用電負荷的增高，從而給高層建筑低壓配電方案安全性與合理性的設計增加難度。

2.3 高層建筑的供電需求較高

除了商業型與生活型高層建筑之外，還有一種建筑類型為商住兩用式，在這種模式下，低壓配電系統不僅需要供應商業用電，還需要滿足居民的生活用電需要，這就給高層建筑電氣工程低壓配電系統的性能帶來很大挑戰，需要其滿足建筑的供電需要。除此之外，高層建筑電氣工程的低壓配電還應該保證能夠在供配電體系出現問題和故障時可以及時調用備用供電系統以滿足應急用電需要。

2.4 高層建筑具有著高度的系統復雜性

在設計高層建筑電氣工程低壓配電方案時，不僅需要考慮到配電系統的實用性，還應該與建筑中的其他體系相結合進行合理化配置。就現在來說，高層建筑為了保證好低壓配電的穩定性，往往會采用分段式供電的模式，但這種模式會大大提高電路設計的復雜程度，從而使系統復雜性過高。

3 在高層建筑電氣工程中低壓配電線路的科學設計策略

3.1 電氣工程中的負荷電壓設計

對于低壓配電中的電壓負荷設計要重點關注，要求設計人員綜合考慮、科學設計。電壓負荷會直接影響到整體電氣工程的安全運輸和使用過程，在設計電壓負荷方案時必須要按照國家標準進行設計，合理、科學且有效地設計和規劃好負荷的分攤方案，保證電力負荷的均衡分布與合理分配，使之處于規定范圍中。一般來說，高層建筑包括商業性質與居住性質，商業用電與居民用電的收費標準與計算方法是不一樣的，所以說，高層建筑的低壓配電設計應該針對商業建筑與居住區分別設置變電配置。居民用電主要包括照明、動力等，而商業建筑的用電需求主要體現在地下室照明、電梯、售樓處以及工作用電等。在計算高層建筑電氣工程低壓配電的電器負荷時，相關人員可以應用負荷密度法或者是單位容量法進行操作，保證好電力供應的穩定性與持續性，為人們的生活與工作提供保障。

3.2 供配電電壓設計

供配電的電壓設計也是十分重要的環節，在設計高層建筑電氣工程的供配電方案時，要求相關人員按國家要求和建筑行業的規定為依據來推進設計工作，保證供配電系統的安全穩定運行。在高層建筑電氣工程中一般對于電力負荷有著極為明確且嚴格的要求，相對普通的1 級電力所擁有的電力負荷量較小，所以在設計供配電時應該依據實際用電需求和高層建筑的電力系統來選擇相匹配的發電設備，以保證整個高層建筑電氣工程的順利使用。在實際設計過程中，常常使用380/220V 的電壓和10kV 的電源來供配電力。

3.3 合理設計并配置變電所

將變電所進行合理、科學的設計與配置也是高層建筑低壓配電工作的重要環節。具體來說，在布局和安置變電所時應該結合高層建筑電氣工程的實際情況進行分析，參考低壓配電系統的電壓負荷容量和分配情況，然后以此為依據進行變電所的安裝與分配工作。在高層建筑中常常采用負荷率在70%～85%之間的變壓器，同時保證低壓線路的配電范圍在200m 以內。而當高層建筑電氣工程的低壓配電容量超過400kW 之后，配電的線路范圍應該保持在250m 之內。除此之外，還可以根據高層建筑的實際情況有針對性地增加或減少配電設備，滿足其電氣需求，保證其正常運行。

3.4 設計好高低壓線路的結線方式與保護策略

在高層建筑電氣工程低壓配電設計工作中，應該格外注意結線的連接方式是否合理且正確，只有應用有效的結線方式才能保證電力輸送的穩定性以及盡可能地提高電力轉化效率，同時在電氣工程出現問題時可以第一時間發現問題并解決問題。其次要保證每個配電系統均能夠獨立運轉，防止因某個系統發生故障而影響其他系統的供配電。促使各個系統獨立運轉還可以為故障的檢修提供便利，及時找出問題發生原因，且在故障修復后低壓配電系統中的母線母聯會自動重啟并正常運轉。這種以母線為主的結線方法可以為電力的持續穩定供應提供保障，雙重電源的配置便于切換供電線路，促進電氣工程的正常運轉。

3.5 設計好接地線

為了充分保證高層建筑電氣工程的順利進行，必須要保證供電的安全性，其中，落實好接地保護是十分重要的。在設計過程中，應該選擇符合實際情況的保護裝置，應用多樣化的保護機制，例如TN、TT、IT 等，為供配電安全與用電安全提供保障。其次，應該選擇適合高層建筑電氣工程低壓配電的漏電阻斷器，以達到多大電流會進行阻斷和開啟保護裝置為參考依據，需要注意，供配電系統末端所使用的漏電保護器的抗電擊水平必須符合國家安全要求，漏電阻斷器的額定電流也應該超過正常運轉情況下的漏電電流，還需要在高層建筑電氣工程的每個低壓配電分支線路上裝配漏電斷路器，充分保證安全性。

4 總結

面對中國社會日新月異的發展和科技水平的不斷提高，高層建筑電氣工程的低壓配電設計也要堅持科學性、合理性與高效性，保證供配電的安全性與穩定性，不斷優化低壓配電設計方案，尋求更合理、科學、節能的高層建筑供配電模式，落實好高層建筑電氣工程低壓配電的安全保護工作。