建筑电气工程供配电系统设计分析

杨宏伟

【摘 要】随着社会经济的不断发展，各种现代电器层出不穷。对电力的需求在增加，这给供电系统带来了巨大的压力。如果配电系统存在安全问题，将会造成无法估量的损失。因此，安全、可靠、合理和节能是配电系统中最重要的因素。其中，高层建筑供配电系统的设计是一项相对专业和复杂的工程。由于高层建筑供配电系统的设计涉及大量专业知识，有必要利用各种专业知识和电力系统的实际情况进行设计，从而达到优化设计的目的。

【关键词】建筑电气工程；供配电系统；设计

供配电系统作为现代高层建筑机电工程重要的基础组成，承载着建筑电力系统电能配、用环节控制，依据实际效用差异，可分为区域变电站及用户变电站两部分。现代高层建筑相关供配电系统主要的服务对象即建筑使用者及建筑内部电气设备，因此供配电系统运行应与建筑电力系统整体要求相对应，从而保障建筑整体机电工程的使用安全、可靠。高层建筑相关供配电系统，通常采用功率单方向流动的模式，即由电源端至用户端流动的模式，以便于电能分配和降压处理，进而使外部电能转化为可供用户端直接使用的电能。一般来说，现阶段的高层建筑电压普遍不会超过110kV。设计人员在供配电系统设计阶段，需结合建筑实际需求，科学确定用电量、系统负荷等参数范围，综合性思考问题优化设计方案，在满足建筑基础使用需求的基础上，尽量增强系统的可扩展性。

1建筑电气工程供配电系统设计原则

1.1供电线路的安全性

根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布和环境特征等因素对供电线路进行布线控制。在安全、节约的原则下，城区的高层建筑群或者是郊区楼盘的别墅以及低层建筑群的低压配电方式在建筑电气低压供配电设计中绝大部分都是采用分区树干式配电方式，另外，城市路边的路灯供配电中，每个灯杆内部从灯芯到灯杆脚的连接方式与干线接驳的接线也是树干式配电接线方式。干线首端安装的短路保护电器保护分支线长度多少，即如何确定安全长度为多少，在设计实践中，是设计人员需要探讨研究的问题。

1.2建筑供配电系统的可靠性

电气设计最重要的是供配电系统的安全性、可靠性。高层建筑中的消防控制室、消防水泵、消防电梯、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明等消防设备为一级负荷，柴油发电机房送风机，专用变电所所用的送、排风机及消防水泵房、消防电梯所用的污水泵等设备应与消防设备一样为一级负荷。电气负荷中一级负荷最为重要。在对一级负荷的电器设备配备两个电源外，还需安装应急电源。应急电源的作用是保证特殊情况下，对一级负荷电器设备的供电，因此应急电源严禁介入其他电器负荷。柴油发电机组和EPS应急电源是建筑电气设计中最常用的应急电源。

1.3供配電系统设计的合理性

电气节能的基础来自于合理的供配电系统，供电方案的合理性取决于企业对用电量的预测。对于企业建筑而言，配电系统的合理性同等重要。企业建筑内配电设计要减少配电级数和设计科学的配电路径。配电级数的数量不但造成上下级配合复杂，还会增加元器件的数量，而增加故障上升率，并且会使配线电缆的放大。线缆的加长以及供电质量的问题都与配电路径是否合理有关。配电路径的不科学主要原因是配电间不合理的位置所致，所以在设计企业内部配电系统时，要及时优化其位置，否则难以发挥节能的效果。

1.4电气供配电系统节能性

在实际工作中，为了实现变压器的节能目的，需要对投资与年耗电量等诸多因素进行综合性考虑。通过实践我们知道，经济合理的配电变压器，在选型和设计时要根据配电变压器的投资回收年限来最终确定具体型号。一般采用变压器投资费用价差和年耗电的电费价差来获取。对于配电变压器节能优化选型，需要依据高层建筑所需的实际电负荷要求，通常要稍高于变压器最佳负荷来选择型号。

2高层建筑电气工程供配电系统设计方法

2.1电源系统设计

电源是整个供配电系统的核心组成部分，对供配电稳定性、安全性都有直接影响。高层建筑供配电系统电源，最少需两路独立电源，一个备用电源，以及三级保护设备。具体设计前，要先计算电气负荷，合理确定功率，可采用负荷密度法和需要系数法进行计算。在根据负荷等级采取有针对性的设计方案，科学选择电源设备。另外，设计中要考虑到电源过压、过热、过流问题，避免电源故障引起非计划性停电，影响供配电稳定性与安全性。

2.2照明系统设计

照明系统设计影响建筑能耗，关乎建筑基本功能实现，涉及到整个建筑的内部照明。主要设计内容包括：照明供配电线路、线路控制类型、照明方式选择等多个方面。照明系统设计中要考虑到节能问题，可充分利用自然采光，最大程度上减小人造照明使用，实现照明节能。另外，要将一般照明区和特殊照明区分开设计，考虑到特殊照明区对照明的特殊要求。照明控制方面，为降低照明能耗，可选择感应灯、声控灯，减少无人照明。

2.3线路设计

线路设计影响供配电稳定性、稳定性，关乎供配电线损率。线路设计过程中要根据实际情况，科学计算线路负载和总长度，尽量减少线路电阻。另外，要考虑到所使用的管线防火性能，要求使用阻燃型、耐火型电线电缆。可在护套材料中加入阻燃添加剂，避免电线电缆起火。线路敷设过程中，不论墙板内安装，还是楼板内安装，PVC管都要采用暗敷设方法。此外，消防用电分支线路不应跨越防火分区，且防火分区应配置保护开关。线路保护器方面，要考虑到高层建筑用电特殊性，保障保护器灵活程度。若线路保护器设计不当，导致保护器敏感度低，发生线路故障时便无法采取保护措施，便可能诱发电气火灾。

2.4防雷接地设计

高层建筑整体结构高，供配电系统在雨季易遭受雷火灾害，要进行必要防雷击接地设计，避免遭受雷击导致电气设备故障。具体设计中要结合当地气候条件，以及建筑使用等级，安装避雷装置，通过避雷装置降低雷电绕击概率。除了要安装避雷装置外，还要加强电气设备防雷能力，防止建筑遭受雷击时相关设备受到破坏。另外，还要进行接地系统设计。通过接地系统将电气设备与大地连接，使电气设备电位接近大地电位，就能电流避免对人身造成伤害。可有效防止电气设备因雷击遭受损坏，同时又可确保用电安全。接地系统设置方面，要做防腐、降阻、均压处理。避免接地系统地下部分被腐蚀，电阻率不符合要求，接地均压不好等一系列问题的出现，从而保障接地系统功能的发挥。

2.5谐波防治设计

高层建筑电气程度非常高，使用了大量电气设备，易受到谐波干扰和影响。一旦发生谐波干扰将对供配电系统运行稳定性、安全性造成影响，导致继电器拒动、误动，引起控制错误，削弱控制信号传输稳定性，甚至造成电气元件损坏问题的发生。因此，供配电系统设计中要考虑到谐波防治问题。可采用的主要防治措施有：加装抗干扰设备；科学控制走线等措施。从走线控制方面来看，应尽可能缩短走线，控制好线距，柜内线应采用屏蔽线，且设备走线和电源走线要避开高压高频回路动力线。

3结束语

总而言之，在建筑电气工程设计过程中进行供配电设计时，不仅要考虑居民的基本生活用电，还要保证特殊情况下的用电需求。因此，在设计中，应考虑最大允许范围，为居民提供安全稳定的电力环境。同时，在建筑供配电的设计过程中，不仅要考虑用电的便利性，还要充分考虑检修的便利性，以免与其他设施发生冲突。

参考文献：

[1]李承强，周鹏，王国龙.对供配电设计中的节能方法和措施的研究[J].电子制作，2016，（05）.

[2]肖惠文.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015，（6）.