1、高层建筑高低压供配电系统的设计【摘要】现代高层建筑的电气设计由于高层建筑的需要而变得复杂，高低压用电设备越来越多，对供配电系统设计和战略安装提出了许多的要求。本文基于个人工作经历，探讨了高层建筑高低压供配电系统的施工设计，提出了几点值得注意的建议，仅供大家参考。 【关键词】高层建筑 高低压供配电系统 变配电室照度 中图分类号： TU97 文献标识码： A 随着中国经济技术飞速发展，城市规模不断扩大，高层建筑如雨后春笋般的不断地增多、增高，如高层住宅、写字楼、大型 Shopping-mall等。虽然建筑的高层化节省了占地空间，提高了城市的利用率。但是高层特别是写字楼、大型 Shopping-ma
2、ll 等服务场所，人员高度密集，高效率的工作，对建筑供配电系统的稳定性、安全性和环保性提出了更高的要求。 高层建筑的特点 1、建筑面积大，从中国国内建成的很多的高层建筑来看，一座大楼的高层建筑面积由几万至几十万平方米，一个小区的高层建筑面积甚至达到两、三百万平方米。 2、建筑高度高。由于建筑塔楼，为了减少城市占地面积，大型建筑物必须向空中发展，出线大量 100 米以下高层，在城市商业中心甚至出现很多 100 米以上超高层建筑。 3、建筑物地下层。高层建筑除地上层外，由于基础和主体结构上的原因还有若干地下层（即地下车库） ，地下层一般情况下被设计为消防水泵房，风机房，小区配电开闭所、公专用配电房
3、、弱电监控中心、汽车库等用房。 二、小区工程概述 本小区由 1 栋高档写字楼，23 栋高层住宅、大型 Shopping-mall、高档会所及地下车库组成（高层住宅地上为 33 层，小高层住宅地上为 18层，均为精装修；大型 Shopping-mall 部分由大中型商铺、特色餐饮、五星影院等组成，共计四层；地下车库两层，其中地下二层有人防车库、地下一层为超市和停车位） ，该工程的消防水泵、电梯、风机、影院部分用电、楼梯及电梯前室应急照明等为一级负荷供电。在本小区内考虑设计一座 10KV 小区开闭所，自室外回龙湾变电站引来两路 10KV 电源给小区开闭所供电，另外设计了 6 个公用配电房、3 个专
4、用配电室、2 个柴油发电机房。其另一路应急电源选用 520KW 柴油发电机组，做为第二路电源，当市电停电、缺项等故障时，在变配电室低压配电的自动互投开关处拾取柴发延时启动信号启动柴发。 三、高层建筑对配电系统的设计需求 高层建筑配电系统设计需求主要从高低压配电的连续性、供电可靠性、安全性、技术先进性、经济合理性等五大特性进行技术分析。高层建筑的用电负荷大。一级负荷多，且关系到消防水泵、消防控制室、防排烟风机、电梯、应急照明、二次加压供水设备等的正常运行，对电源供电的连续性要求比较高。一般情况下采用双电源自动切换供电的运行方式，配电方式采用树干式与放射式相结合的供电方式。 1、设计需保证供电电源
5、的连续性和电源的时间性。对于城市高压配网 110KV 回龙湾变电站新出两路 10KV 电源线路供电，由开闭所出线至各变配电室用电，以确保小区高层建筑电源的连续性，按规定已经满足了一、二级负荷的要求，但是对于特别重要的高层建筑(如超高层建筑、高档写字楼)其内部含有特别重要负荷。设计应考虑一路 10KV 电源系统检修或出现故障时，甚至另一路 10KV 电源系统又发生故障的严重情况下，此时，应考虑设计设柴油发电机组做应急电源。对电网只能提供一路电源的高层建筑应设柴油发电机组提供第二电源。此时发电机组是作为备用电源使用，而不仅仅是应急用重要负荷的第二电源。同时为了保证发生火灾时各项搜救工作的顺利，进行
6、消防用电设施两个电源的末端自动切换方式，应急发电设备的启动方式都是消防供电系统应予考虑的问题。其中，两路电源转换的时间必须满足消防设施的技术要求，这一点显得尤为重要。 2、设计需保证供电电源的高度可靠性。一般高层建筑造价高，人员集中。其供电的可靠性将直接影响到企业的运作和人员设备的安全。高层建筑发生火灾时，主要是利用建筑物自身的消防设施进行灭火和人员疏散。而建筑物的消防设施必须依靠双路供电。因此，如果小区没有供电可靠的电源，就不能及时进行火灾报警、消防系统灭火，不能有效地疏散人员、物资和控制火势的蔓延，因此供电可靠性显得尤为重要的。保障高层建筑消防用电设备，避免造成严重的损失；因此，合理的确定
7、电力负荷等级，保障高层建筑消防用电设备的供电可靠性是非常重要的。四、高层建筑供配电系统设计需考虑因素 1、在对于供电系统中的负荷等级确定以及对各级负荷容量计算的问题。在一般情况下，确定负荷等级必须要按照相关的规定进行：一级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成重大损失者；二级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成较大损失者；三级供电负荷对中断供电没有特殊要求，凡不属于一级、二级负荷者均为三级供电负荷。在一类高层建筑的供电系统中，负荷等级的确定可以参考民用建筑电气设计规范JGJ16-2008 附录 A，里面明确规定不同性质的建筑物，其设施的负荷等级划分也不同，一般来说，消防控制室、消防风机、消防电梯
8、、普通电梯、消防水泵、生活水泵、消防自动报警系统、地下车库及小区楼道应急照明以及消防自动灭火系统等设施为一级负荷。 2、对于高层建筑的供电电压与电源的设计。在高低压供配电系统的设计当中，为了保障供电系统功能性、可靠性、合理性，就必须根据供电负荷等级来采取相应的供电保证措施，而且所采取的此类措施必须满足设计规范的有关规定。在高层建筑中，大部分用电器工作电压为380V/220V。除了消防设备用电为一，二级负荷外，一般情况下都没有特别重要的负荷用电，设计普遍考虑为三级负荷。 3、高层建筑变压器容量计算的问题。设计时需要根据用电负荷的分布、用电负荷的容量以及新建小区的建筑物分区情况，再通过设计各专业（
9、电气、给排水、暖通）之间的相互协调以及当地供电局的要求来考虑设计小区公用及专用变配电所的数量与分布位置的情况。对于变压器的容量要依据各个用电负荷采用需要系数法计算出的总容量进行选择，变压器的负荷率一般控制在 75%85%。而变电所的所有出线即低压线路供电半径一般不会超过 200m，而在设计时计算出的供电容量超出 500kW时，则供电的距离超出 200m 时，就必须要考虑在地下室设计变配电所的增设问题。本次设计为小区设 1 个开闭所、6 个公用配电室、3 个专用配电室、1 个专用箱变，其中 1#公配为 3 台 630KVA 公用变压器供1#、2#、15#、16#楼居民一户一表供电，2#公配为 2
10、 台 800KVA 公用变压器供 3#、13#、14#、17#楼居民一户一表供电，3#公配为 5 台 800KVA 公用变压器供 4#、5#、6#、7#、8#楼居民一户一表供电，4#公配为 2 台800KVA 公用变压器供 9#、10#楼居民一户一表供电，5#公配为 2 台800KVA 公用变压器供 12#、18#、19#、20#楼居民一户一表供电，6#公配为 2 台 800KVA 公用变压器供 11#、21#、22#、23#楼居民一户一表供电，1#专配为 2 台 1000KVA 供小区专用设备用电，2#专配为 2 台 1000KVA 供小区专用设备用电，3#专配为 1 台 1000KVA 给
11、 5A 级甲级写字楼供电，4#专配 800KVA 箱变给大型 Shopping-mall 商业供电。 五、灯具安装需注意问题 1、有吊顶的部分灯具采用嵌入式吸顶安装；非吊顶的部分灯具采用吊链或吊杆直接安装。例如：楼梯灯采用节能吸顶灯，电梯前室采用节能型筒灯和节能型射灯。现在精装修渐渐成为了一种趋势，越来越普及，建设方通常会在首层及标准层电梯厅设置各种美观大型吊灯来吸引小区业主眼球，如果从节能角度出发，公共区域装饰及入户大堂采用的灯具应使用时间控制器，以达到节能的效果，普通照明灯具采用声光控延时开关来控制以便于节能。 2、地下室人防部分灯具根据规范采用吊链式；非人防区的灯具建议采用桥架安装，通常
12、地下室风道，特别是空调机房附近的风道通常比较宽，如果灯具让采用吸顶安装，容易被风道等设备遮挡，如果采用桥架不仅美观且维修方便。 3、小区变配电室灯具必须采用 LED 的 T8 管应急日光灯，间距应小于 2 米，灯具位置距配电设备水平净距大于 1 米（最好布置在配电室配电屏方向两侧墙上，当配电室设备较多时，另外在配电屏之间的通道上方加装，期照度不低于 300Lx） ，其灯具不得采用吊链和软线吊装，市电停电时，变配电室由应急电源提供，要求一半灯具必须点亮，应急电源持续时间 6 小时以上，照明开关安装在进配电室的门处。 六、改进高层建筑供配电可靠性的有效措施 1、做好负荷分级管理，确保供电可靠性。负
13、荷分级是从中断供电所造成的影响程度上来划分的，主要有一级负荷、二级负荷、及三级负荷。对于一级负荷，除了要求两路电源供电之外，还要增设应急电源（即柴油发电机组） ，从而能够满足对于特别重要负荷提供连续性、可靠性的供电要求；对于二级负荷，主要是为了实现对变压器发生故障或线路损坏时，能够从电能的恢复上得到有效应对，减少中断时间或损失；三级负荷对供电稳定性的要求较低，通常确保用电设备的正常运行即可。 2、对供电电源的合理布置。高层建筑的电源设计，往往从建筑用电的实际需要来确定，不同建筑主体对电源的布置形式也有其不同的要求，一旦出现供电电源电压超过实际需求时，很容易发生电气火灾，因此，当高层建筑需要一级
14、负荷供电时，从电源的供电可靠性上往往设置两路电源，而对于某些特定的高层建筑城市综合体，如有大型 Shopping-mall、高档娱乐设施（五星级影院） 、五星级酒店等，对建筑用电上还应该设置(柴油发电机组形式)应急电源，以防范电力中断而导致过大的生命财产经济损失。 加强对高层建筑供配电系统的防火设计措施。从高层建筑供配电系统的防火安全来看，对高压配电系统实施单母线分段设置，对照明线路与动力线路分线使用；对高层建筑消防设备配置的柴油发电机，其容量应该满足同时启动、同时使用消防设备的要求，建议采用分时启动控制，以减少瞬时负荷的对柴油发电机的影响；对高层建筑中各类消防设施、消防火灾自动报警系统、消防
15、火灾事故应急照明、消防电梯、消防无机特级防火卷帘门等，必须从电源的独立性与安全可靠性上来设置，以满足不同负荷对电源系统的安全要求。 七、高低压供配电设计对变配电室土建设计要求： 1、高低压变配电室内不得有无关的水管和线路通过。 2、变配电室内地面应采用 600*600 防滑地砖或刷环氧地坪漆，内墙墙面抹灰刷白，顶棚只刷白不抹灰；变配电室门采用钢制甲级防火防盗外开门，相邻配电室之间的门应双向开启。 3、设计在地下室的变配电室对侧外墙应分别设置两处铝合金通风百叶高低窗 1200*600（底处 0.3 米和高处 2.4 米安装） ，内加不锈钢网（网孔小于 10*10） 。变配电室外墙距地 2.7 米
16、处需安装两台内径为 400 低噪音强排轴流风机（风机两侧加不锈钢网） ，风机控制开关设置在变配电室专用的配电箱内，并具有定时控制功能。 4、地下车库高、低压桥架，公、专用低压桥架应分别设计，不得共用。桥架应采用钢制桥架并加顶盖，桥架板材采用 Q235 冷轧钢板并喷塑处理；高压部分桥架采用 400*150，板材厚度为 1.5mm，低压桥架采用600*200 或 800*200，板材厚度为 2mm。桥架吊架直线段每 2 米设 1 个，转弯处（半径大于 300mm）设 3 个，在吊架间距为 2 米的情况下，桥架荷载等级推荐采用 D 级（2.5kN/m） 。桥架之间需采用铜带跨接，桥架应具有可靠的电气
17、接地。高低压电缆桥架地面应喷字处理，高压电缆桥架喷涂 10KV 电缆字样，低压电缆敲击喷涂 0.4KV 公用电缆字样，每隔 3 米喷涂一次（要求采用宋体，字号 300，红色） ，两个字样之间喷涂电力闪电符号一个。 5、变配电室防火门通向外面出口应增设厚度大于 2mm 高度为 400mm的铝合金或不锈钢挡鼠板。设置在楼板上的变配电室应考虑承受变配电高低压设备、变压器运输和运行荷载要求，并留出设备故障时需更换变压器和配电设备运输通道。 6、变配电室接地部分为变压器中性点接地，高低压配电屏及变压器金属外壳应与接地网可靠连接，接地电阻小于 4 欧姆。 八、结束语 在很多具体工程中，因受到多方面因素的限制，配电方案的合理性、灵活性、实用性等优点不可能同时兼备，但我们可以在设计工作中认真总结，广泛交流，统筹兼顾，扬长避短，力求做到最优。 参考文献： 1金建中.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨 2隋杨.高层建筑供配电设计方案的比较 3刘明亮高层建筑消防供配电设计科技创新导报，2008（2） 4林朝明，陈惠平.建筑消防供电系统的探讨J.淮海工学院学报(自然科学版).2011(02)
