低压供配电在高层建筑的可靠性
【摘要】在高层建筑中低压供配电系统占据着很重要的地位，在设计该系统时应当对其可靠性给予高度的重视。由于高层建筑的电气设备的类型种类繁多，数量也较多，因此在安全问题上要尤为重视，因此做好高层建筑电气设计，就必须要围绕低压供配电系统的设计展开渗入的研究，然后才能形成方案，还要进行多次优化。本文结合高层建筑供配电系统设计要求进行阐述，提出关于高层建筑低压电源配置以及电气设计低压配电系统的可靠性的设计的研究观点，期望对于提高高层建筑设计质量具有参考价值。
【关键词】高层建筑；低压供配电；可靠性设计
随着我国在建筑施工领域方面的施工技术的不断进步，建设规模的不断扩大，管理水平的提高，高层建筑的建设数量也在增加，规模也在扩大。相对其他建筑物，高层建筑物具有众多特征，其中电压负荷大就是较为突出的一点，这给高层建筑在施工和交付使用后带来很大的安全隐患。因此，在供配电系统的设计和施工上就要严格加以质量管控，以确保高层建筑电力系统的的良性稳定运行。
1高层建筑低压供配电系统的特点
（1）在高层建筑中，低压供配电系统具有十分明显的特点，尤其是在高层建筑施工质量与使用安全方面，这是由于高层建筑的结构较为复杂，所以大大增加了供配电系统设置的难度。与传统建筑物不同，高层建筑具有非常大的空间跨度，所以就需要配备电梯、空调等设备为人们提供便利，而这些设备均需要电力的支持，所以做好高层建筑供配电电系统的设计和施工是整体施工中重要的一环，因此，高层建筑的电气设备的安装和维护，就是高层建筑的施工内容的重要元素。（2）高层建筑具有非常复杂的结构，因此对功能的要求是多样的，不同的功能的高层建筑的发挥，需要不同的设计理念，这就大大增加了高层建筑中低压配电系统设计的难度，特别是社会、经济的快速发展，促进了人们生活质量的提高，日常生活与办公中使用的电力设备越来越多，不仅带来了巨大的耗电量，也带来了众多的维护的需求，供配电系统的运行是重要围绕着质量的提高、系统的改善、技术的优化及逆行。
2高层建筑供配电系统的设计要求
（1）高层建筑自身的消防灭火设施必须依靠供电电源。如果没有电力的供应，火灾发生之后，很多设备就不能充分发挥自己的作用，比如电梯、报警装置、消防照明系统以及供水设施等等。这意味着电源供给的稳定性在高层建筑的安全运营中是关键的环节，电源的可靠性对于高层建筑中业主的生产生活、消防工作的正常运营都是相当重要的。另外，现阶段绝大多数的高层建筑均安装了电梯装置，一旦供电电源的可靠性不能实现，高层建筑物中的运输就会中断，严重影响人们在高层建筑中的各种活动，例如很多高层建筑在紧急疏散人员时通常是利用安全通道、自身消防设施灭火等方式来进行。高层建筑供电电源的可靠性如果发生了被破坏的情况，高层建筑火灾救援则无法正常实施，还有建筑中人们的日常生活、生产的相关设备运行的安全，而且物资的供应也会立刻出现由于不充足的问题，给高层建筑物中活动展开带来阻碍[1]。（2）当前高层建筑中的电源系统一般都具有两个独立电源，其中一个电源需要停用维护或者突发故障时，通常另一个电源就会启动运行，保证该高层建筑的供电。但是，对于通过电网提供电能的一些高层建筑来说，尽管大部分可以达到一级、二级负荷标砖，但是与普通建筑不同，高层建筑内需要的负荷非常大，两个或者两个以上的电源进行切换，需要对以下情况进行充分的考虑：如果发生了独立电源不能提供电能，此时便应当具备相应的应急或者备用电源，通常是柴油发电机组作为备用电源的。但是，应当给予高度重视的是，在进行高层建筑供配电系统设计时，应当留出充足的时间来进行电源的切换，所以一定要配备相应的电气设备。
3高层建筑低压电源配置的安全性分析
（1）实际工程项目的设计中，在高层的民用建筑中存在着很多的一级或者二级的负荷，为了不降低消防用电可靠性，选择比较好的供配电方案，一般在高层建筑中，变压器的数量不会少于2台，此外通常还会安装1台柴油发电机组，该发电机和不并列运行的两台变压器组合而成的供配电系统，可以将非消防用电的负荷自动切除，供电的电源首先要满足电力负荷的要求，如果10kV的2个进线回路同时发生了停电，此时便需要启动备用电源，在启动柴油发电机时应当注意的是：能够在10s的时间内自发发动，并承担重要负荷的供电，如果发生火灾，供配电系统可靠性以及变电所的安全是首要要进行维护的部分。（2）在设计时，可以使得低压母线、变压器、柴油发电机组相互独立，不需要连锁，但是柴油发电机没有办法给一般性负荷供电，也不会倒送电给供配电系统，发生停电，或者是断路器和电缆有故障，柴油发电机Ⅲ段母线平时不带电以及没电的问题就会凸显。（3）柴油发电机没有办法供电给一般性负荷，可以直接供电给一般性负荷，就是说一旦发生停电时，QL就会断开，旁路输入和交流输入就会交替进行连接，Ⅲ段母线就会由变压器的负载母线1引出一路电源到负载母线2，保证柴油发电机不倒送电。（4）不给柴油发电机设置专用的母线，而是将柴油发电机的作用最大限度地发挥出来，使其和变压器的母线共用，这一方案也有缺点。由于QL断开，Ⅰ段母线上的一般性负荷必须失压断开，没有办法给一级负荷供电。这时柴油发电机就会自发的启动，势必造成电压、电网产生一定的波动，所以会在一定程度上对供电的安全性、可靠性造成一定的影响。例如当3QF合闸时，为了保证柴油发电机的自启动能够成功，TM1变压器也有可能出现跳闸的现象，那就需要停电检修，但是遇到故障时恰好是市电停电的时候，对于高层建筑的安全来说无疑是非常不利的（见图1）。
4高层建筑的低压供配电系统设计方案
（1）在一般情况下在对高层建筑中的电气系统进行设计时，应当严格遵循以下几条原则：第一，应当对建筑物内的电气设备进行充分的了解，以确保建筑用电的安全性，进而在最大程度上避免电力事故对人身及其财产造成危害，在对高层建筑中的电气进行设计时，在对建筑电气进行设计时，在电气系统中要进行自动切断故障电路的设备的设置以及接地保护的设计。我国现阶段的高层建筑中通常利用TN系统、Ti系统、Tr系统这3种接地保护模式，虽然环节不同，但是进行保护的目的一样的，均是为了避免外部危险电压对建筑内电路造成不良的影响。三种对接地保护系统进行设置的方法，为用电安全提供一定的保障，具体的选择要根据建筑电气和建筑工程的特点来定，不管是采用哪种接地的保护形式，都要围绕供电系统的正常运行，对高层建筑电气系统进行保护，第一时间将故障电路切断。例如Tr系统对电气系统进行接地的保护设置时，采用电流保护器来实现对总等电位进行联结，而TN系统主要保护金属性短路的电气系统以及发生故障电流较大的电气系统，Ti系统主要针对的接地故障保护是外漏设置的导电部分，是针对电流短路或者是电路负荷的保护设置，在进行接地保护的设计方式的选择的时候，要根据电气回路中的保护线截面情况以及接地的形式来确定（2）为了保证建筑物供配电可靠性，进而避免发生断电事故，非消防Ⅰ、Ⅱ级负荷的供配电方案的设计，以此来确保电量的充足，可以设置双重电源以及备用电源的方式，采取回路来同时供电，确保一个电源出现故障时，整个电源依然可以正常供电，对于具有十分重要作用的负荷，比如在民用高层建筑中应当将主电源、备用电源与专用回路双电源独立开来。对于非消防Ⅱ级负荷，例如商用高层建筑系统，可以采用双回路电源来供电，包括主要电源和变电系统，进行供电[2]。（3）在一般性的高层建筑，如住宅的低压供配电系统的设计上，要满足了规范化设计的要求，还要有效地确保供配电的可靠性，需设置应急备用电源，将低压单母线进行分段，独立两路电源和两台变压器，分列运行，尤其是高层建筑具有非常大的负荷，可以通过一路电源与一台变压器对低压母线进行分段；在电源线低压侧将2个回路电源引出来，有效满足消防负荷和非消防负荷的使用要求，并且分别应用到不同的低压分母线段之中。但是，该种方案适用于住宅类高层建筑，不适用于超大负荷的高层建筑。
5结语
高层建筑的电气设计，首先要注重高层建筑电气设备的选用，还要重视安全措施的采用，再就是不断改善供配电系统的防雷设施。总之，一切围绕低压供配电系统的可靠性加以全方位综合考虑配电系统的电气负荷和线路布设，降低高次谐波的分量，确保高层建筑供电系统电力供应的安全系数和品质要求。
参考文献
[1]曾海涟，何宗楚.低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨[J].建材与装饰，2015（48）：228~229.
[2]张绍晖.探讨高层建筑电气设计低压供配电系统的可靠性[J].中华民居，2014（18）：163.
