高层建筑电气工程供配电系统设计研究

华成博

（沈阳建筑大学建筑设计研究院，辽宁 沈阳 110000）

随着社会经济的不断发展，为了进一步满足人们的建筑要求，现代建筑的高度越来越高，建设项目涉及的电气工程项目也越来越复杂，不同电气系统之间的连接和影响也越来越大。针对这一现象，相关设计者需要从电气工程的基础出发，不断优化供配电系统的设计，促进电气工程总体设计的健康发展，从而全面提高建筑用户的满意度，促进进一步的发展。

1 高层建筑用电负荷的基本分类

1.1 保障型负荷

一般而言，保障型负荷就是指能够维持居民正常生活及工作中的用电负荷量，例如在照明、交通运输及其他生活用电上。保障型负荷的等级是需要按照建筑物的性质进行设计的。

1.2 保安型负荷

保安型负荷是保证建筑物用电负荷的同时还要保证人身安全用电负荷，例如在消防控制中心、消防电梯等消防周边设备用电负荷。一般这种负荷是要在特殊状况下才能进行使用。比如在火灾发生的时候，用电负荷可以立刻运行。这类的负荷等级是要按照防火规定进行确定的。

1.3 舒适型负荷

舒适型负荷是为人们建造相对舒适的生产生活环境的用电负荷。例如在空调制冷系统中使用的用电负荷。这类用电负荷具有较强的季节性，且量巨大。其等级和保障型负荷相同，都是要按照建筑性质进行确定。

2 供配电系统设计准则

2.1 供电线路安全性

依据高层建筑物理性质、用电设备的具体分布、环境特征的各项因素，对供电线路的布线情况进行合理控制。在节约、安全原则下，高层建筑低压配电系统在建筑电气供电设计中，多数采用的都为分区树干式配电。在线路设计过程中，必须要确保整个线路的安全性，一个不安全的设计如果应用到高层建筑中，不仅会对高层建筑的整成运行造成不良影响，情况严重时，甚至会造成安全事故，造成巨大的经济损失。

2.2 配电系统可靠性

配电系统可靠性是电气设计中的一项重要内容。高层建筑的消防水泵、控制室、自动喷淋系统等设备都为一级负荷，专用变电所供应的送、排风机，以及相应的消防水泵房、消防电梯也都为一级负荷。高层建筑中一级负荷电气设备除了配备两个电源外，还应当配备应急电源，通过该方式确保一级负荷电气设备在应用过程中不会出现安全问题。一级负荷设备在运行期间，应急电源起到的主要作用是在遇到特殊情况时，实现低一级负荷电气设备运行的电量供应。从目前我国高层建筑的设计情况来看，EPS 应急电源和柴油发电机组是电机设计中最常用的两种应急电源。

2.3 配电系统经济性

为了提升变压器在实际运行过程中的经济性目的，应当综合考虑年耗量和投资情况。通过大量的实践，确定经济合理的配电变压器，在具体选型和设计期间，应当依据配电变压器的投资回收时间，最终确定相应的变压器型号。

3 高层建筑供配电系统设计要点

3.1 火灾自动报警系统设计

根据高层建筑物构架和功能，依照重要建筑的设计标准建立自动性的报警系统，可以开展危险安全播放，灾情数据整理等，一旦有险情出现时，报警系统中的险情控制装置会根据设定流程给出指令，指令的给出通常是参照报警信号的发送时间，同时自动开启消防设施。一般情况下，在进行消防系统设置过程中，需要结合建筑物的构架加设感温探测器，在建筑内的主要安全出入点、楼道、相关房间等，加设感烟探测器，同时在建筑物的各重要点设置供机械操作的报警设备。

3.2 供配电系统设计

3.2.1 负荷等级与供电电源

结合目前，我电业部门的相应标准，消防用电装置都要根据最大限度负荷进行电能输送。超高层建筑需要实行总体上的供电系统设计，并且要设置两路电源，也必须要设置紧急备用电源。也就是说在确保建筑内有效电源不能低于两个，各个电源需要服务于不同的线路，电源电压等级要呈现为10kV。为达到所有高层建筑消防系统用电需求，在电气设计期间，需要在基本设计前提下，加设相应的发动机以作备用电源，确保在紧急情况下可以及时开启消防系统。

3.2.2 变配电室设置

在通常情况下，高层建筑内的水泵及其空调控制系统都要设定在地下楼层内，为确保变压器可以最大限度的定位于负荷的核心区域，需要将配电室设置在建筑的中间点，并且将电机安置在配电室附近。整体高度为200 米以上的超高层建筑，在一般情况下往往会在建筑内的重要楼层安置相应的电气设施。

3.2.3 高低压配电线路的设置

一般情况下，10kV 用户变电室简化主结线方案主要采用SM6 环网开关柜，这种设计适用于不设保护的电源开关柜，变压器出线开关主要采用断路器柜或熔断器、复合开关柜等。针对单台变压器容量不小于1600kV 的情况，可选择断路器柜；在单台变压器容量不大于1250kV 时，可采用熔断器合开关柜作为10kV 侧环网开关柜，其中熔断器可对变压器起保护作用。采用双路进行10kV 电源，其中主结线为单母线分段，每段10kV 母线设置一变压器，该变压器容量一般不超过5000kVA；二段母线合计装结的编容器容量不超过10000kVA。根据一般超高层建筑负荷计算结果来看，可选择4-6 台SG10 低损耗干式变压器，另设置1-2 台1000kW高速柴油发电机。

4 结束语

在高层建筑中，所需的相应负荷比较大，要做好电气工程的各项设计，做好线路的选择、做好防火措施，实现安全可靠合理的节能用电，要对供电系统的设计方案反复推敲，确保整个系统可以安全的运行。