办公建筑配电系统设计

邓添亮

摘要: 随着科学技术的进一步发展，越来越多的新技术应用于建筑电气中，变压器、断路器、电缆电线、灯具、用电设备等正向着高效率，绿色节能，安全美观的方向发展。与此同时，建筑物的配电设计已经不再是简单的照明工程、动力工程，还包括火灾报警与消防联动系统、火灾漏电报警系统和电视监控系统等系统。除此之外，还有综合布线，楼宇自动控制，计算机网络，电话广播，保安监视等，建筑物正向智能化发展。

关键词：办公建筑；电气设计；配电；

引言

随着我国国民经济的发展，对于现代化办公建筑，在土地资源越来越珍贵的情况下，高层办公建筑也就发展迅猛。但是，一个好的高层建筑，必须有一个可靠的、安全的、完善的供电系统作保证。尤其是办公楼宇的配电设计，采用结构化综合布线系统已成为共识。

一、办公建筑配电系统的设计

1、办公建筑对配电系统的要求

高层办公建筑的特点必须满足以下要求；

(1)保证供电电源的可靠性.高层办公建筑用电设备多，用电负荷大。其中一、二类负荷较多。为保证配电的可靠性和企业人员及设备的安全，一般采用两路或两路以上的独立电源配电，并设置柴油发电机组作为应急电源。

(2)满足用电设备对电能质量的要求。由于建筑物内设备较多，容易产生奇次谐波，为了满足电能质量的要求，在配电变压器端安装滤波器及电容补偿。

(3)配电系统力求简单可靠，操作安全，运行灵活，检修方便。正常工作电源与柴油发电机组的应急电源应自成系统、独立配电，事故时应能自动切换。消防用电等一级负荷在火灾情况下，由应急电源保证连续供电，二级负荷应保证两回路切换供电。低压配电级数不宜过多。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级，重要负荷不超过三级。总配电半径一般不宜超过300m，每路电缆干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。

(4)变配电设备的布置应便于安装和维护。高层办公建筑的地下层通常有两层，宜将总配电室(变电所)设在地下一层，避免水淹。柴油发电机宜用风冷式机组，且机房最好设置在地下一层；一是便于通风冷却；二是可与变配电室中的设备共用运输通道。为防火的需要，不宜设置可燃油浸的电力变压器、高压电容器和多油开关，而应采用干式变压器与高压真空开关。各楼层配电室宜设在电气竖井内，一般情况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面。考虑到高层办公建筑竖井面积有限，宜采用走道空间作为竖井电气设备检修空间。

(5)配电系统的网络设计应合理。高层办公建筑中的低压配电网络多采用混合式配电系统。其中地下室与裙楼部分采用放射式配电，主体部分采用树干式配电。根据负荷大小和楼层层数的多少，决定选用分区树干式还是母线树干式配电系统。树干式的配电形式一般为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设。

(6) 要适应建筑的发展。随着经济的发展，火灾漏电系统已经应用于高层办公建筑，通过对电缆及用电设备的漏电监控，可以避免大大的电气火灾的发生。还有建筑设备智能化的管理，能更好的了解建筑内各设备的情况，更节省能源。

二、高压配电系统的设计

根据高层建筑的负荷等级和配电要求，确定电源引入电源回路数量，从而确定本建筑的电源高压主接线。运行方式主要有如下几种结线方式:

2.1、单母线母联断路器分段，母联自动投入或手动投入的运行方式。此种配电方式两电源互为备用，配电可靠性较高，符合规范的要求。但工程投资较大(主要是电源线路窗口费用，电力增容费用)，并需经供电部门许可，所以一般工程很难采用此种结线方式。

2.2、两电源进线，单母线不分段，可按电源自动投入运行方式运行(备用电源热备用)或手动投入运行方式运行(备用电源冷备用)。

2.3、母线用隔离开关分段(正常运行时合上)，是考虑高压设备检修时，通过隔离开关断开母线，对两段母线进行不同时的检修，不致整个供电系统中断供电。

2.4、两路电源通过高压隔离开关手动切换的运行方式，此种方式结线简单，投资较少，适用于备用电源为冷备用方式(即正常情况，备用电源平时不送电，仅在主用电源检修或事故停电才送电的情况)。该种结线在没有设置柴油电机组电源的建筑中，当高压设备正常检修或事故维修时，会引起整个建筑供电中断，无法保证应急负荷的供电要求。在设置有第三电源的高层建筑中，此种结线较为常见，供电部门也推荐此结线方式。

超大规模的一类高层建筑(群)，根据需要可采用两级高压配电方式。第一级采用大容量的开关设备；第二级采用容量小的开关设备，这样在选择设备上，可消除大马拉小车的现象，减少工程投资。

二类高层建筑，一般只引取一路高压进线，且用带负荷开关的高压环网开关柜，作为高压配电设备，按单电源单母线或线路变压器组的简单结线方式运行。二类高层建筑有条件时，建议按两台变压器以上的方式设置高压回路(一台变压器故障退出运行时，不致影响建筑物的重要负荷供电)。

以上对高层建筑高压供电系统的高压结线方案，进行了详细的探讨，在具体工程这例中，应根据建筑的性质、规模、当地供电部门及业主的要求，确定高压主结线方案。

三、低压配电系统的设计

低压配电系统主要担负着向各设备分配电源的作用，同时在提高变压器的经济运行，提高应急负荷的供电可靠性等方面，也起着重要的联络作用。高层建筑的低压配电系统，应能满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。

低压配电系统中比较常用的结线方案有：每两台变压器的低压侧，均采用单母线分段运行的方式(其中用空气断路器分段)，即所谓互为备用的桥式结线。这种结线方式，有时在保证重要负荷供电可靠性起着一定的作用。采用何种备用方式，应根据对系统供电可靠性和变压器备用率(或负荷率)的大小确定。可靠性按常规理解，自动投入应该比较可靠。但这种结论，若母线发生故障(或该段母线的馈线发生故障，且其保护不动作)，引起该母线段受电跳闸失电，此时故障未消除，母联断路器的自动投入，可能会越级跳闸，引起正常母线段的受电跳闸，就会造成整个低压系统的失电，无法满足急负荷的可靠供电。因此，对母线段上存在应急负荷的低压系统，母联不应采取自动投入的方式。应急负荷供电可靠性，应从两独立的母线段分别引取两路电源，在设备末端进行自动切换的方法解决。低压系统母联自动投入的方式，应使正常供电的母线段的变压器容量，除满足本段负荷容量要求，尚能满足需自动投入的负荷容量要求，这样就会要求变压器的备用率较高(最高为100%)，按此选择相关变压器、其容量较大。在正常运行的情况下，变压器的负荷率很低，这对工程的初期投资，及日后的运行费用都是很大的浪费，对一般工程此结线是不可取的。

规模较大的一类高层建筑，由于一级负荷的设备容量较大，且设置有发电机自备电源，为提高一级负荷的可靠性及不同等级负荷的投切，可将低压母线分为三个不同的母线段：应急负荷母线段、重要负荷(有时称为保证负荷)母线段及一般负荷母线段。对消防用电及其他重要场所设施的用电，由应急负荷母线段供电；当正常电源停电时，又希望由自备电源供电的设备场所，如生活水泵、工作电梯、营业照明等的用电，可接至重要负荷母线段(此时应确保没有消防用电的情况下)。空调、办公照明等其他设备，接至一般负荷母线段。

小结

随着国民经济的迅速发展，办公建筑设计项目越来越复杂，国内现代化建筑物朝着大型、超大型、密集、高密集趋向发展，由多个单体建筑物构成的相互之间有联系的建筑群体正大量涌现，通过对供配电系统设计的思考，需要设计人员不断地提高设计水平，精心设计，做出精品。