高层建筑供配电方案的设计
发布时间：2012-03-20 11:42:18更新时间：2012-03-20 11:42:45
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赵广岭 万春妮
摘要：高层建筑近几年在我国各城市特别是大城市得到迅速的发展，它给人们特别是设计人员带来了许多问题，而其供配电设计与一般低层建筑的供配电有很大不同．因此研究高层建筑供配电设计问题，对高层建筑是很有必要的。
关键词：高层建筑 供配电 方案设计
中图分类号： TU208.3 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: in recent years in China in high-rise building cities especially big cities of rapid development, it gives people especially design personnel causes a lot of problems, and the power supply design and general low-rise building supply and distribution of very different. So the high-rise building for distribution design question, of a high-rise building is very necessary.
Keywords: high-rise building for distribution scheme design
前言
随着我国经济的快速发展，可以利用的建筑用地越来越少，促使很多建筑向高层发展，高层住宅、高层办公楼、高层公共建筑增长速度很快。目前我国的高层建筑发展特点是大型化、综合性、多功能。高层建筑的快速发展给此类建筑供配电系统设计施工的带来了很多问题，这些问题引发了建筑电气设计人员、建筑电气施工人员的关注。
1.高层建筑的分类及特点
1.1高层建筑的分类
高层建筑根据用途不同，一般可分为一、二类及超高层建筑。
⑴一类高层建筑-：1)医院；2)高级旅馆：3)建筑高度超过50m或24m以上部分的任一楼层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼：4)建筑高度超过50m或24m以上的任一楼层的建筑面积超过l500 m2的商住楼；5)中央级和省级(含计划单列市)广播电视楼：6)网局级和省级(含计划单列市)电力调度楼：7)省级(含计划单列市)邮政楼、防灾指挥调度楼；8)藏书超过100万册的图书馆、书库；9)重要的办公楼、科研楼、档案楼：10)建筑高度超过50m的教育楼和普通旅馆、办公楼、科研楼、档案楼。
⑵二类高层建筑有：①除一类建筑以外的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库：②省级以下的邮政楼、防灾指挥楼、广播电视楼、电力调度楼：③建筑高度不超过50m的教育楼和普通旅馆、办公楼、科研楼、档案楼。
⑶超高层建筑有：1)建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑；2)当高层公共建筑的建筑高度超过250m时，其供电方案应由供电方组织专题研究和论证。
1.2高层建筑的特点
高层建筑同一般的建筑相比有以下显著特点：
⑴．功能多。目前相当一部分高层建筑都是一个功能齐全的综合性场所，商层建设一般集商住楼、写字楼、酒店宾馆、娱乐大厅、商场、地下车库为一体。如各种照明灯具，电冰箱、电视机、电梯、自动空调、自动窗帘等。从高层建筑内部结构看，分布在高层建筑内部的楼梯间、电梯间、上下水管、排水管、消防管系、电缆井、空调管道等纵横交错。
⑵．建筑结构复杂。建筑结构复杂是高层建筑最突出的特点，高层建筑主体建筑高、层数多，竖井、管道多。例如管道有排风管、水管、电线管道等；竖井有电梯井、电缆井、楼梯井、管理井等。
⑶．人员密度大。高层建筑作为人员相对集中的场所，少则几百人，多则上万人。高层建筑不仅人员密度大，而且人员流动性也大。
⑷．设备多。具有综合功能的高层建筑决定了其设备众多，例如高层建筑内部的楼梯间、排水管、电梯间、电缆井、上下水管、消防管系、空调管道等纵横交错：建筑房间的各种照明灯具，电冰箱，自动空调、电视机、自动窗帘等一应俱全。
2. 高层建筑负荷分级及供配电技术方案的选择
2.1高层建筑的负荷分级：一类高层建筑应按一级负荷要求供电；二类类高层建筑应按二级负荷要求供电；超高层建筑中的消防用电应按一级负荷中特别重要负荷要求供电。
2.2高层建筑供配电方案选择：
1)高层建筑及高层建筑密集地区(A类配电网：即负荷集中并对供电可靠性要求很高的区域，网络结构应对所有配电设施满足N—l安全准则，检修时不引起非检修段的停电，所有线段的故障可隔离，非故障段可短时恢复送电。)的供电，应结合建筑物结构和当地配电条件综合考虑建设配电所：
2)高层建筑宜采用10kV及以上电压等级双电源供电；
3)当用户申请容量大于20MVA或建筑高度超过250m的超高层建筑时，其供电电压等级及接入方式应经有资质的设计单位进行接入系统可行性研究，经评审后确定；
4)高层建筑应采用变电所方式供电，变电所不宜设地下最底层，若设置在地下最底层时，变电所地坪应高于同层地面300mm以上。配电所、变电所应具有排水、防渗水、隔热和通风设施及独立的消防、检修通道：
5)高层建筑低压馈线宜选用封闭式母线或预分支电缆；
6)高层建筑有特殊防火要求的场所应选用干式变压器或耐高温液变压器；
7)高层建筑一次主接线宜选用单母线分段接线方式，双电源同时供电，高低压均设母联。
3. 高层建筑供电系统设计方面的探讨
3.1关于供电电源及电压的确定。
在高层建筑的供配电系统设计中，为了使得供电系统达到更加合理的状态，应该根据负荷的等级来采取相应的措施，对于各级负荷的供电电源来说，要使得它们达到设计规范的规定。用电单位要根据用电的容量、用电设备的特性、供电的距离等等因素来进行考虑。
3.2关于电力负荷的确定
在高层建筑的供配电系统的设计上，应该依据建筑的性质及规模，来确定建筑的相关电力负荷的等级，并且我们在实际工程中应结合当地的供电网的实际情况，进而来确定高层建筑的电力负荷等级和容量。对于国内高层建筑来说，它们的电源一般主要是采用l0KV的电源，对于超大型的高层建筑(群)也有些是采取35KV的电源，有时候甚至会采用110KV的电源。对于电源回路数而言，我们应该要尽量根据电力的负荷等级要求来进行相关的选取。比如说一级负荷的要求，是要由两路独立的电源对其进行供电；而对于二级负荷的要求，则是由两个回路的电源来进行供电，但是不一定要求是相互独立的。
3.3对于高低压供电系统结线形式的采用确定
对于高层建筑来说，供电系统宜采用双路10kV高压进线，结线型式运用单母线分段运行方式，变压器低压侧采取的是单母线分段结线，变压器的低压侧要设置应急母线段，用来保证在应急的情况下能够使得一级负荷进行供电。
3.4变配电所的布置
对于高层建筑的来说，用电设备负荷是比较大的，并且很大的一部分是一、二级负荷，所以常常变电所的规模一般来说会比较的大。总配电所最好是设置在地下层内，以便于使变配电室更靠近用电负荷中心。对于高层建筑的总变配电所来说，管线进出的数量会比较多，有高压也有低压的电缆，管线布置应可靠合理，有条件时宜设置多个变配电室，缩短低压供电半径，减少电缆数量及各专业的交叉。-
3.5关于应急电源设备的选取。
自投装置的动作时间，如果是能够满足允许中断供电时间的，则可以选取带有自动投入装置的专用线路，而使得其是独立于正常电源的装置。在允许的范围之内，可以选取那些蓄电池静止型的供电装置，来进行不间断供电。
3.6关于电压选择和电能质量
要正确选取变压器的变压比和电压分接头，最好采用补偿无功功率的措施，尽量减少电压偏差，降低系统的阻抗，设计过程中应尽量保持三相负荷比较平衡。为提高电能质量，设计时应考虑适当的滤波方式，对于电能质量要求较高的场所，可加入有源滤波系统。
3.7关于功率因数的方法的确定
提高自然功率因数，就是提高变压器或者电动机的负载率到75~80％，以及选择本身功率因数较高的设备。对于非线性负载电路（在通信企业中主要为整流器），则通过功率因数校正电路将畸变电流波形校正为正弦波，同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化，使高频开关整流器输入电路呈现电阻性，提高总功率因数。
4. 提高高层建筑供配电可靠性的方法
4.1不同负荷等级的电源保障。一级负荷一般要有两个独立电源供电，二级负荷要有两个回路或一个专用回路供电。为了确保一级负荷的不间断供电需求，有条件时应配备应急启动的柴油发电机组。对于消防中心、计算机中心和事故照明等特殊的设备为确保其供电，要设EPS或UPS等不间断电源供电系统。
4.2选择合理的设备和导线。为了确保高层建筑供配电系统的安全可靠稳定运行，设备和导线的选择也很重要。例如高压断路器宜选用真空断路器，低压短路器要选择带漏电保护的断路器、电力变压器要选择节能阻燃的干式变压器等。
4.3采取安全的接地方式。采取安全的接地方式是提高高层建筑供配电可靠性的重要手段，现在高层建筑电气设备的保护接地，工作接地都合在了一起，成为一个混合接地系统。接地电阻应满足小于4欧姆的国家标准，在高层建筑基础钢筋等自然接地板满足接地电阻的前提下，在装设水平的人工接地体，把主要的高层建筑物基础连成一个接地网，这对提高供配电系统的可靠性和均衡点位都有很大的好处。
结语：对高层建筑的供配电系统进行设计的时候，要注意准确计算负荷的容量，不能够求快而出现计算错误。高层建筑的供配电设计是一个极其重要的环节，所以我们对高层建筑的在进行供配电系统设计的时候，要引起高度的重视。
参考文献：
[1]杨祖斌．现代高层建筑供配电系统设计．冶金矿山设计与建设，1999．(05)．
[2]刘雁，孙金洲．关于高层建筑供配电系统的特点及有关问题[J]．沈阳大学学报，2002
[3]杨冬梅，张洪波．对高层建筑电气设计的若干思考[J]．黑龙江科技信息，2009，(16)．
摘要：高层建筑近几年在我国各城市特别是大城市得到迅速的发展，它给人们特别是设计人员带来了许多问题，而其供配电设计与一般低层建筑的供配电有很大不同．因此研究高层建筑供配电设计问题，对高层建筑是很有必要的。
关键词：高层建筑 供配电 方案设计
中图分类号： TU208.3 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: in recent years in China in high-rise building cities especially big cities of rapid development, it gives people especially design personnel causes a lot of problems, and the power supply design and general low-rise building supply and distribution of very different. So the high-rise building for distribution design question, of a high-rise building is very necessary.
Keywords: high-rise building for distribution scheme design
前言
随着我国经济的快速发展，可以利用的建筑用地越来越少，促使很多建筑向高层发展，高层住宅、高层办公楼、高层公共建筑增长速度很快。目前我国的高层建筑发展特点是大型化、综合性、多功能。高层建筑的快速发展给此类建筑供配电系统设计施工的带来了很多问题，这些问题引发了建筑电气设计人员、建筑电气施工人员的关注。
1.高层建筑的分类及特点
1.1高层建筑的分类
高层建筑根据用途不同，一般可分为一、二类及超高层建筑。
⑴一类高层建筑-：1)医院；2)高级旅馆：3)建筑高度超过50m或24m以上部分的任一楼层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼：4)建筑高度超过50m或24m以上的任一楼层的建筑面积超过l500 m2的商住楼；5)中央级和省级(含计划单列市)广播电视楼：6)网局级和省级(含计划单列市)电力调度楼：7)省级(含计划单列市)邮政楼、防灾指挥调度楼；8)藏书超过100万册的图书馆、书库；9)重要的办公楼、科研楼、档案楼：10)建筑高度超过50m的教育楼和普通旅馆、办公楼、科研楼、档案楼。
⑵二类高层建筑有：①除一类建筑以外的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库：②省级以下的邮政楼、防灾指挥楼、广播电视楼、电力调度楼：③建筑高度不超过50m的教育楼和普通旅馆、办公楼、科研楼、档案楼。
⑶超高层建筑有：1)建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑；2)当高层公共建筑的建筑高度超过250m时，其供电方案应由供电方组织专题研究和论证。
1.2高层建筑的特点
高层建筑同一般的建筑相比有以下显著特点：
⑴．功能多。目前相当一部分高层建筑都是一个功能齐全的综合性场所，商层建设一般集商住楼、写字楼、酒店宾馆、娱乐大厅、商场、地下车库为一体。如各种照明灯具，电冰箱、电视机、电梯、自动空调、自动窗帘等。从高层建筑内部结构看，分布在高层建筑内部的楼梯间、电梯间、上下水管、排水管、消防管系、电缆井、空调管道等纵横交错。
⑵．建筑结构复杂。建筑结构复杂是高层建筑最突出的特点，高层建筑主体建筑高、层数多，竖井、管道多。例如管道有排风管、水管、电线管道等；竖井有电梯井、电缆井、楼梯井、管理井等。
⑶．人员密度大。高层建筑作为人员相对集中的场所，少则几百人，多则上万人。高层建筑不仅人员密度大，而且人员流动性也大。
⑷．设备多。具有综合功能的高层建筑决定了其设备众多，例如高层建筑内部的楼梯间、排水管、电梯间、电缆井、上下水管、消防管系、空调管道等纵横交错：建筑房间的各种照明灯具，电冰箱，自动空调、电视机、自动窗帘等一应俱全。
2. 高层建筑负荷分级及供配电技术方案的选择
2.1高层建筑的负荷分级：一类高层建筑应按一级负荷要求供电；二类类高层建筑应按二级负荷要求供电；超高层建筑中的消防用电应按一级负荷中特别重要负荷要求供电。
2.2高层建筑供配电方案选择：
1)高层建筑及高层建筑密集地区(A类配电网：即负荷集中并对供电可靠性要求很高的区域，网络结构应对所有配电设施满足N—l安全准则，检修时不引起非检修段的停电，所有线段的故障可隔离，非故障段可短时恢复送电。)的供电，应结合建筑物结构和当地配电条件综合考虑建设配电所：
2)高层建筑宜采用10kV及以上电压等级双电源供电；
3)当用户申请容量大于20MVA或建筑高度超过250m的超高层建筑时，其供电电压等级及接入方式应经有资质的设计单位进行接入系统可行性研究，经评审后确定；
4)高层建筑应采用变电所方式供电，变电所不宜设地下最底层，若设置在地下最底层时，变电所地坪应高于同层地面300mm以上。配电所、变电所应具有排水、防渗水、隔热和通风设施及独立的消防、检修通道：
5)高层建筑低压馈线宜选用封闭式母线或预分支电缆；
6)高层建筑有特殊防火要求的场所应选用干式变压器或耐高温液变压器；
7)高层建筑一次主接线宜选用单母线分段接线方式，双电源同时供电，高低压均设母联。
3. 高层建筑供电系统设计方面的探讨
3.1关于供电电源及电压的确定。
在高层建筑的供配电系统设计中，为了使得供电系统达到更加合理的状态，应该根据负荷的等级来采取相应的措施，对于各级负荷的供电电源来说，要使得它们达到设计规范的规定。用电单位要根据用电的容量、用电设备的特性、供电的距离等等因素来进行考虑。
3.2关于电力负荷的确定
在高层建筑的供配电系统的设计上，应该依据建筑的性质及规模，来确定建筑的相关电力负荷的等级，并且我们在实际工程中应结合当地的供电网的实际情况，进而来确定高层建筑的电力负荷等级和容量。对于国内高层建筑来说，它们的电源一般主要是采用l0KV的电源，对于超大型的高层建筑(群)也有些是采取35KV的电源，有时候甚至会采用110KV的电源。对于电源回路数而言，我们应该要尽量根据电力的负荷等级要求来进行相关的选取。比如说一级负荷的要求，是要由两路独立的电源对其进行供电；而对于二级负荷的要求，则是由两个回路的电源来进行供电，但是不一定要求是相互独立的。
3.3对于高低压供电系统结线形式的采用确定
对于高层建筑来说，供电系统宜采用双路10kV高压进线，结线型式运用单母线分段运行方式，变压器低压侧采取的是单母线分段结线，变压器的低压侧要设置应急母线段，用来保证在应急的情况下能够使得一级负荷进行供电。
3.4变配电所的布置
对于高层建筑的来说，用电设备负荷是比较大的，并且很大的一部分是一、二级负荷，所以常常变电所的规模一般来说会比较的大。总配电所最好是设置在地下层内，以便于使变配电室更靠近用电负荷中心。对于高层建筑的总变配电所来说，管线进出的数量会比较多，有高压也有低压的电缆，管线布置应可靠合理，有条件时宜设置多个变配电室，缩短低压供电半径，减少电缆数量及各专业的交叉。-
3.5关于应急电源设备的选取。
自投装置的动作时间，如果是能够满足允许中断供电时间的，则可以选取带有自动投入装置的专用线路，而使得其是独立于正常电源的装置。在允许的范围之内，可以选取那些蓄电池静止型的供电装置，来进行不间断供电。
3.6关于电压选择和电能质量
要正确选取变压器的变压比和电压分接头，最好采用补偿无功功率的措施，尽量减少电压偏差，降低系统的阻抗，设计过程中应尽量保持三相负荷比较平衡。为提高电能质量，设计时应考虑适当的滤波方式，对于电能质量要求较高的场所，可加入有源滤波系统。
3.7关于功率因数的方法的确定
提高自然功率因数，就是提高变压器或者电动机的负载率到75~80％，以及选择本身功率因数较高的设备。对于非线性负载电路（在通信企业中主要为整流器），则通过功率因数校正电路将畸变电流波形校正为正弦波，同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化，使高频开关整流器输入电路呈现电阻性，提高总功率因数。
4. 提高高层建筑供配电可靠性的方法
4.1不同负荷等级的电源保障。一级负荷一般要有两个独立电源供电，二级负荷要有两个回路或一个专用回路供电。为了确保一级负荷的不间断供电需求，有条件时应配备应急启动的柴油发电机组。对于消防中心、计算机中心和事故照明等特殊的设备为确保其供电，要设EPS或UPS等不间断电源供电系统。
4.2选择合理的设备和导线。为了确保高层建筑供配电系统的安全可靠稳定运行，设备和导线的选择也很重要。例如高压断路器宜选用真空断路器，低压短路器要选择带漏电保护的断路器、电力变压器要选择节能阻燃的干式变压器等。
4.3采取安全的接地方式。采取安全的接地方式是提高高层建筑供配电可靠性的重要手段，现在高层建筑电气设备的保护接地，工作接地都合在了一起，成为一个混合接地系统。接地电阻应满足小于4欧姆的国家标准，在高层建筑基础钢筋等自然接地板满足接地电阻的前提下，在装设水平的人工接地体，把主要的高层建筑物基础连成一个接地网，这对提高供配电系统的可靠性和均衡点位都有很大的好处。
结语：对高层建筑的供配电系统进行设计的时候，要注意准确计算负荷的容量，不能够求快而出现计算错误。高层建筑的供配电设计是一个极其重要的环节，所以我们对高层建筑的在进行供配电系统设计的时候，要引起高度的重视。
参考文献：
[1]杨祖斌．现代高层建筑供配电系统设计．冶金矿山设计与建设，1999．(05)．
[2]刘雁，孙金洲．关于高层建筑供配电系统的特点及有关问题[J]．沈阳大学学报，2002
[3]杨冬梅，张洪波．对高层建筑电气设计的若干思考[J]．黑龙江科技信息，2009，(16)．
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