超高层建筑供配电系统的设计分析

◎李俊

引言：近年来，我国各地超高层建筑的数量日益增多，超高层建筑体量大、人员密集、投资运维成本高，在消防、安防、运营管理等方面有着特殊的要求。超高层建筑是指高度超过100m的建筑物，由于其高度高、体量大及功能结构复杂，超高层建筑的供配电系统与一般建筑物相比更加复杂，传统的供配电系统设计方法已经无法适应当下社会经济发展的要求。因此，必须结合超高层建筑的特点，设计出科学、合理和可靠性高的供配电系统方案。

一、超高层建筑供配电系统的相关设计内容

在现在的超高层建筑中的电气工程中最基础的组成部分就是供配电系统，以使用效果为分类标准分类的话，它可以分为区域变电站、用户变电站两部分，主要是控制建筑中电能的分配与使用环节，供配电系统的使用与设计要符合它的使用对象的要求，供配电系统的使用对象主要是用户以及以它为基础的电气工程，因此供配电系统的整体设计要符合用户以及电气工程的要求。这样既可以提高用户的满意度又可以在很大程度上保障电气工程的安全性。电流由电源端逐级流向用户端是超高层建筑配电系统主要的应用模式，这种模式成为功率单方向流动。采用这种模式的主要目的是有利于做降压处理、利于电能的分配。10/0.4kV是现在超高层建筑普遍设计的供配电电压等级，设计人员在设计供配电系统的时候不能只借助理论进行设计，要根据建筑的具体使用情况，特殊需求科学地确定相关参数范围，综合考虑设计方案，最大限度地优化设计方案。

二、超高层建筑供配电系统设计要求

1.配电系统设计人员在设计全程都要遵守安全可靠的设计原则，在理论设计的基础上对建筑物进行具体的考察，根据不同需求设计出合理的方案。

2.在如今的社会发展中，电力能源的地位越来越高，应用的范围也越来越广，如果不能保证电力能源供给可靠的话，就会对企业造成巨大的经济损失，也会影响到用户的正常生活，所以，可靠性也是设计人员需要重点注意的。

3.现在社会对于环境的要求越来越高，因此，供配电系统的设计也要体现出这一原则，根据投资情况，设施是否节能来选择最合适的设备，降低建筑成本，提高建筑企业的经济效益，降低建筑电能使用过程中的电能损耗，达到节能的目的。

三、超高层建筑供配电系统的设计分析

1.高压配电系统设置。

超高层建筑的电气设备十分庞杂，高压配电系统是供配电系统当中的核心，它能够稳定整个超高层建筑的电压。一般高压配电系统都是设计成单母线分段式，因为这种形式可以确保电路的稳定，同时能够自动进行切换，互为备用设施。

2.供配电系统配电箱的设置。

供配电系统配电箱一定要把电气测量设备和其他辅助设备一起安装在封闭或者半封闭的金属柜里，利用自动或手动开关对电路的接通和切断进行控制，形成完整的低压配电系统。在超高层建筑内部的照明配电箱回路能够贴合照明装明装置的使用，全部插座都要具备单独回路供电功能。

3.电气设备低压断路器的选择。

电气设备的低压断路器的主要作用是作为照明、供电系统对主体电气设备的控制和保护的载体装置，由此可见低压断路器是整个供配电系统稳定运行的关键。低压断路器相对老式闸刀和保险丝等断裂装置安全保护性能更强。低压断路器有直流和变流电路，按照构造分类有封闭式和框架式两种低压电路。不用功能用途的超高层建筑应该采用不同的低压断路器，因为每座超高层建筑在电力使用情况方面都不尽相同，选择合适的电气设备低压断路器能够使超高层建筑的供配电系统运行更加稳定，对电气工程的整体设计起到结构优化作用。

4.变压器的设计。

为了能够让供配电系统更具有安全性和可靠性，需要考虑到变压器的运行情况，同时要重视变压器的材质类型，耗能低的变压器能够节约经济成本，减少电能的消耗。70%-85%之间的负荷率是变压器运行的最优状态，如果长时间在这个数值之内工作，能够有效缓解变压器的工作压力，增大变压器的承载能力，不仅可以稳定供配电系统，还能够电力资源的反复利用，提高能源利用价值。因为超高层建筑的运行使用具有周期性，用电量也是时常多变，所以要对变压器进行有规律的调整，针对不同的时段和时期调节变压器。例如白天工作时间用电量必定多于夜晚，夏冬季节空调使用率高用电量一般多于春秋，这样的时间性区别需要通过调整变压器才能更高效地节约用电资源和超高层建筑的运行成本。比如针对日间工作时间段变压器的负荷较大，这时可以使用独立的变压器作为日间变压器，这样一来可以满足到供配电日夜差距大的特点，降低电力损耗，缓解变压器的运行压力和负荷过大的情况。

5.减少线路损耗。

超高层建筑电气工程设计复杂，电气线路的铺设也需要通过精心的设计，这样才能保证线路安装的科学合理性，不影响建筑物的美观，最重要的是如何优化线路的铺设节约电力资源，降低电力在线路输送过程中的损耗。即使电流在流动时不可能完全避免损耗发生，但科学合理的线路设计可以最大限度降低能耗。电流从线路流过，然而不同材质的线路对电流造成的损耗不同，所以电气线路的设计工作首要就是选择材质优良的线路，可以弱化线路当中的电阻，防止电网做无功功率。

四、结束语

综上所述，随着建筑行业的蓬勃发展，对超高层建筑供配电系统设计的要求也随之提高。为此，设计人员需要优化供配电系统设计，增大能源综合利用率，进而在满足基本需求的基础上，实现工程经济效益的最大化。