高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析

王小红

摘  要：在高层建筑工程中，供配电系统是维持电气设备稳定的重要要素。设计人员必须对低压供配电系统进行设计，确保安全，以便于为建设项目的用户提供良好的用户体验。本文主要介绍了高层建筑低压供配电系统的基本特征、重要性及其设计要求，并研究改善高层建筑的电气及低压供配电系统可靠性方案，为现代电气设计提供了借鉴。

关键词：高层建筑;电气设计;低压供配电;可靠性

1高层建筑低压供配电系统的特点和重要性

1.1高层建筑电气设计中低压供配电系统的特点

高层建筑电气设计中低压供配电系统有着突出的优点，但因为高层建筑的内部构造都比较复杂，所以低压供配电系统的架设也就相对困难。同我国传统建筑比较，现代高层住宅楼层高，面积大，因此电梯、中央空调等成了必备的用电装置，这也就突出了建筑内部供配电体系的必要性。对于高层建筑施工，也应当重视对高层建筑设备的配置与维修。高层建筑构造相对复杂，功能特点上存在着诸多特点，也使得低压供配电系统设计复杂，电气设备较多，能耗较大。因此高层建筑的低压供配电系统设计应该提高质量，并优化相关技术。

1.2高层建筑电气设计中低压供配电系统的重要性

在高层建筑中通常会安装较多的电气设备，而低压供配电体系则能够确保设备的平稳运作，但是如果在系统设计上出现差错，则对电气设备的工作性产生影响，严重的会引起安全事故。由此可见，确保高层建筑低压供配电系统的安全性，是实现经济效益的重要途径。

2高层建筑低压供配电系统的设计要求

2.1满足基础的安全性

供配电是高层建筑电气设计的关键内容，直接影响着高層建筑的利用状况和质量保证。近年来，城市化步伐加快，高层建筑结构的多元化发展对低压供配电系统的设计也提出了更高的要求。与一般常规房屋相比，大型高层建筑的空间更大，尤其是纵向比例更大，同时具有大量的电梯、中央空调等电器，而日常工作也要依靠供配电系统的电力输出，所以，低压供配电系统的可靠性、安全性、稳定性才是最根本的设计准则。

2.2满足供电的可靠性

近年来，建筑施工中火灾事故层出不穷。因为施工单位的建筑防火安全措施不足，灾发后往往无法实施有效的自动化扑救，几乎全依赖消防员扑救。这个设计中最大的问题就是当在无人状态下发生火灾事故时，很难保证灭火措施能够有效实施。同时，由于大火蔓延还会影响电气设备的正常工作，或者打断装置的电力支撑，使装置崩溃。例如：电梯供电一旦发生故障，会对人类的正常生活、建筑工作环境乃至经济发展，都产生一定的负面影响。[1]

3提升低压供配电系统可靠性的措施

3.1优化设计供电电源

假如向低压交流供电室内输入10kV的电源，则供电系统将会采用单母线保护，同时设置二个容量相同的交流变压器，有助于保持整个供电系统的稳定性，并能够做到同步供电。同时，假如一个线路发生问题，则另一个线路也将能够同时向大负载装置供电，增加整个供电系统的稳定性，不干扰人类的正常工作活动。因为低压供配电系统母线设计的非常复杂，所以需要在大型高层建筑件施工之前，需要准备好所有线路。另外，在高层建筑的建造过程中，后期的线缆安排难度很大，同时由于线缆的重量也对安装检查工作提出了更高的技术要求，因此需要很多人员协同进行工作，并通过更科学的技术措施优化完善线路，减少施工成本。

3.2提高供电线路的安全性

高层建筑低压供配电设备的电缆敷设要根据高层建筑的结构要求进行，避免电缆敷设不合理的情况。在敷设电缆的过程中，必须保持与热源保持一定间距，为提高电缆的稳定性，必须对电缆做好防腐、防震、防火等安全措施，在后续工程中避免电路故障。在电路配线时必须始终保持消防电路的独立性，还必须串联专用的灭火电源，以有效保证各种消防器材在突发火灾事故中都能顺利运行。此外，在线路顶层的开关柜上还应当设有自动切换装置。

3.3保障消防用电的可靠性

为加强高层建筑消防供电的安全性，要建立较好的供配电系统，因此高层建筑通常有二个以上的电力变压器，另外还会配备柴油发电机。供配电系统由能够自行切断消防供电负荷，确保电源符合供电的最大负荷条件。在两条线路停电的情况下，可以启动应急电源，也可以启动柴油发电机组，既要保持供配电系统的可靠性，也要确保变电站的安全性。一旦电网恢复供电，在30-60秒钟内就可以发电，但延迟数分钟后，柴油发电机组立即停止工作。在低压供配电体系的设计流程中，低压母线、变压器装置以及柴油发电机都需要经过单独设计，但如果使用柴油发电机则无法达到整个系统负载功率的需要，很可能会造成停电和短路问题。在设计流程中，柴油发电机也不能有专门的母线设计，以最大限度地利用柴油发电机的功能。

3.4提高供配电设备的可靠性

技术人员所使用的供配电装置也必须具备新的技术特点，如利用设备的高可靠性来提升低压供配电装置的高可靠性等。但是，工程技术人员在对电力变压器设备和继电保护系统装置的使用设计中，往往因为装置自动化水平比较高，也就因此设备存在着较大的自动化水平，而且还一定要实现错相保护和自动分合闸的功能，这样才能够保证中低压供电的稳定性。而对于中低压供配电系统的电力变压器设备而言，则通常选择干式变压器设备，因为这种变压器设备的绝缘材料阻燃、不易燃，变压器具有良好的抗污染和防潮性能，而且也适用于恶劣环境，起到防灾、防火的作用。

3.5提高供配电系统主接线的可靠性

高层建筑的电气设计一般涉及电力负荷计算、高低压供配电系统设计、电力照明控制系统设计等。在高层低压供配电系统中，控制终端数量比较多，控制系统布局比较散乱，系统很易受到高压谐波传动的影响，进而造成很多故障问题。因此，在设计时，要采取直接与系统集成的方法，既可以降低建筑成本，也能够便于系统的后期维修。低压供配电系统通常使用380V或220V的交流电，而对系统的主配电网线路，则采取了干线型和放射状的方法加以设计，以降低对外部环境的危害，从而达到改善系统稳定性的目的[2]。

3.6增强接地保护装置

优化大型高层建筑连接线的设置，是提高建筑物的供配电系统稳定性的关键举措。一旦建筑物内部的供电设备出现了故障，接地安全保护器就能够自动切断对其电源，从而有效降低用户的触电。在使用接地安全保护器时，相关设计单位和人员必须根据具体情况和所设计的基础结构、电路环境参数，并与具体的设备有机地结合。而对于在高低压供配电工程设计中的施工技术人员，也必须着重考虑对整流变压器系统的保护，防护方式一般有：直接接地的部分、设备的外露部分，以及易漏电导电的部分。在整流变压器系列的中低压配电中，着重考虑整个电路中的中性线N和PE线间，是不是存在着相互作用问题。并要保证PE线在断开后，不妨碍整个系统的正常工作，并以此实现对接地保护装置的保证效果。

结语：综上所述，在高层建筑施工中，低压供配电系统是确保施工顺利进行的重要系统。同时，由于其可靠性又直接影响到用户的安全。所以，工程技术人员要不断完善低压供配电系统建设，以保证其符合国家高层建筑的有关技术标准，从而提高其在实际应用过程中的可靠性，并以此促进中国建筑工程电气设计中低压供配电系统的平稳进展。

参考文献

[1]建筑电气设计中低压供配电系统可靠性研究[J].谭向春.建材与装饰.2019（27）

[2]建筑电气设计中低压供配电系统的可靠性研究[J].祖国卫.机电信息.2019（17）