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高层建筑电气中的低压配电设计分析

刘少华

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

摘要: 高层建筑电气中低压配电设计关乎居民的生活质量和人身安全,因此,在低压配电设计的过程中,需不断的优化设计,在保证安全性的前提下使其高效、节能。本文从高层建筑电气中低压配电设计的原则出发,阐述了高层建筑电气低压配电设计的内容,针对难点进行分析,点明注意事项,希望能促进我国高层建筑电气中的低压配电设计的发展。
关键词: 高层建筑电气;低压配电;设计
DOI:10.12721/ccn.2021.157009
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随着城市现代化建设不断加深,高层建筑变得越来越普遍,高层建筑电气中的低压配电设计也越来越受到关注。因为高层建筑住户多且用电需求较大,所以对低压配电设计也有了更高的要求,低压配点设计既要稳定高效,又要节能安全,因此需要技术人员掌握扎实的技术知识,结合建筑的实际情况展开施工,这样才能保证低压配电设计充分的发挥效用。

1 高层建筑电气中的低压配电设计概述

由于高层建筑具有居民密度大、用电需求量较大的特点,所以对供电系统的安全稳定性有着较高的要求,低压配电系统在其中起到至关重要的作用。低压配电系统的设施主要包含高压配电线路和低压配电线路等,因此在进行设计布局时,需要根据建筑的特点与两个电路的性质,设立能满足两个电路特点的电源。此外,发电机和额外电源的配置也是必不可少的,由于高层建筑相对依赖电梯,一旦发生停电就大大影响了居民的生活质量,因此需要发电机和额外电源来保障电梯的顺利运行。此外,消防安全也是需要重点考虑的,在进行消防设计时,必须要保障消防设备的完善,与此同时也要合理规划布局,既要满足居民的居住需求,又要保证一旦发生危险能够保障居民的人身安全。最后就是要明确配电所的选址与数量,合理地选取电系统和设备参数,确保低压配电系统能够充分稳定的发挥功能,满足人民的生活需求,保障用电质量。

2 高层建筑电气中的低压配电设计原则

2.1 节能高效原则

高层建筑电气的低压配电设计的过程中应该将高效、节能作为重要因素。由于低压配电设计对高层建筑居民的生活质量有很大影响,因此在进行设计的时候应该重点考虑低压配电是否高效稳定,设计人员应当掌握居民用户日常使用的电量,再根据建筑设计详情进行电气设计。此外,在进行设计时,也要考虑到地区的具体情况,因为地质环境与自然环境的不同对设计也是存在一定影响的,应当充分利用地区优势,合理避免不利条件,尽量使高层建筑电气的低压配电设计充分发挥功效。与此同时,为了紧跟我国倡导的可持续发展观念,在设计的过程中也要贯彻可持续发展的理念,尽量选择节能型材料和设备,最好是选择金属内芯截面面积较大的供电线路,这样既保证了电路的稳定高效,也达到了节约的效果。

2.2 安全性原则

任何建筑设计都将以安全作为基础原则,在高层建筑中低压配电的设计也显得尤为重要。因为高层建筑人口密度大,且层数较高,一旦用电不当引发火灾等安全问题后果也会十分严重。因此在进行设计时,应当充分考虑高层建筑中低压配电各项设备的安全性,做好设备防护与安全警示,线路设计时各线路应当保持安全的距离,导线材料要选择绝缘的材料,万万不可追求利益偷工减料。此外,也要采取接地保护措施和安装防雷装置让居民安全多一层保障。

3 高层建筑电气中的低压配电设计内容

3.1负载容量与电压等级确定

确定高层建筑用电整体需求,设计负荷容量,是高层建筑电气低压配电设计的首要工作。负载容量的主要指标有峰值用电量、均值用电量、峰谷用电量等。建筑用电负荷有三个等级,其中一级负荷为应急用电,主要为逃生通道、应急楼梯、消防电梯照明、消防泵房与风机房供电、电梯等,对供电可靠性需求最高。二级负荷主要为各类生活泵,三级负荷为除了一二级负荷外的其他全部负荷。高层建筑的电压等级一般是固定的,除特殊商业用电和工业用电之外,一般商用和住宅高层建筑母线选择10kV母线比较合理,入室线路一般为220/380V三相普通交流电。要注意,对于有特殊用途的商用和工业用高层建筑,应该选择电压级别更高的母线,并配套设置变压设备,和10kV、220/380V辅助线路共同构成完整的多级电压供电体系。

3.2变电设计

变电设计主要包括变电站的选址和变压器容量设置两方面。变电站的选择是在确定电压等级、负载容量后,对区域内供电需求、电力负荷分布情况做出详细分析对比,选取相对合适的范围,在电力负荷中心位置设立变电站,但是这个位置应是干燥适宜的,必须远离潮湿的环境。变压器的负载容量需要进行一定的冗余设计,额定负载要比高层建筑的负载容量大20%左右,低压供电半径尽量不超过200m,对于用电负荷过大的建筑,总电容量在380kW以上,可以适当增加供电半径,但是不能超过260m。

3.3 接线设计

接线设计主要包含安全保护方案布置、线缆设计以及架空线路设计,设计相对复杂,也是低压配电设计的难点所在,接线方式是整个低压配电是否安全、稳定的关键。设计外部架空线路,首先需对外部情况调查,了解区域内的环境风险,在此基础上,设计规划新的供电线路,和区域内其他架空线路保持平行,并且两根架空线路之间距离不能小于50cm。新架设线路和原有线路出现空间交叉,可以适当调高新线路的架设高度,但是要保证其处于避雷系统的覆盖范围内。

3.4 安全性设计

低压配电设计的安全性关乎高层建筑居民用户的居住质量和人身安全,因此在进行设计时务必把安全作为基础原则,符合规范标准,重点防范断路、漏电等问题,应当做好接地保护和安装防雷装置,也可以设置自动切断故障电路来预防电路事故。在设计前,应当对高层建筑整体负荷密度进行精准的计算,对电力资源进行合理安排,线路布局科学排布,减少环境对线路工作的影响。可以采用一户一表的建设方式,在楼层中间设置集中表箱,然后用电线将各个家庭的配电箱导入集中表箱中,这样布局既满足了安全性的要求,又提高了低压配电设计的质量。

4高层建筑电气中低压配电设计难点与注意事项

高层建筑电气中低压配电设计的难点主要在于用电设备的种类增加,用电量更大,且系统结构越发复杂。由于城市居民的物质生活水平不断提升,现代社会电器产品层出不穷,高层居民用户使用的用电设备规律、功能、安全风险各不相同,多种设备同时使用,用电量也随着增加,整个配电系统的荷载也越来越重,因此对低压配电设计的稳定性有着极高的要求。随着用电设备的种类、用电量不断增加,建筑内部用电情况变得更加复杂,对供电质量的要求也越来越高,目前市场上为了适应这种复杂的低压配电系统结构,设计出来更加智能化、信息化的设备以供使用,这不仅带来了便利,提高了用电质量,也加大了低压配电设计的难度。

针对这些难点,在进行高层低压配电设计时应当提高专业性,特别是以下几点需要注意。首先就是用电质量问题,由于高层建筑一般是高度大于24米或者楼层大于10层,所需的配电线较长,导致电能损耗增加,为了保证用电的质量,需要根据具体情况设置变压器。再有就是材料的选择,设计师应当严格按照规定设计,采购时结合经济性原则购买性价比较高的产品,安装时需要有较强的专业技术施工,以此来保证整个系统高效、稳定的运行。

5 结语

终上所述,高层建筑中用电设备的种类越来越多样,用电量越来越大,系统结构也越来越复杂,低压配电设计的难度较大,对设计人员的专业水平要求较高。设计人员在进行低压配电设计时要对核心内容重点设计,针对难点不断突破,尽量做到高效、稳定、安全、节能,让高层建筑低压配电的质量不断提升。

参考文献:

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[2]段森园,佟胜伟,戴文滔.高层建筑电气设计中低压配电系统安全分析与研究[J].科学技术创新,2019(34):134-135.

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