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高层建筑供配电系统及电气节能设计分析

18年03月14日     中国建筑电气网

[导读]供配电设计工作是建筑物修建工作中至关重要的环节之一,若其设计存在漏洞,会威胁用户的生命财产安全。

  供配电设计工作是建筑物修建工作中至关重要的环节之一,若其设计存在漏洞,会威胁用户的生命财产安全。高层 建筑的配电设计,尤其是低压配电设计直接关系配电的安全性及可靠性,因而人们对高层建筑电气中低压配电设计提出了更高的要求及标准。文章从现代高层建筑电气工程实际需求入手,就其供配电系统相关设计要点,发表几点看法,以供相关人 员参考。

  1、导言

  近几年来,高层民用建筑发生火灾事件较为频繁,因此高层 民用建筑的防火工作属于建筑行业较为重视的问题。深入分析 探讨高层建筑电气中应如何设计低压配电设施,对于高层建筑的正常使用以及人们的生命财产安全都具有重要的现实意义。

  2、高层建筑供配电系统概述

  2.1 设计内容概述

       供配电系统作为现代高层建筑机电工程重要的基础组成,承载着建筑电力系统电能配、用环节控制,依据实际效用差异,可分为区域变电站及用户变电站两部分。现代高层建筑相关供配电系统主要的服务对象即建筑使用者及建筑内部电气设备,因此供配电系统运行应与建筑电力系统整体要求相对应,从而保障建筑整体机电工程的使用安全、可靠。高层建筑相关供配电系统,通常采用功率单方向流动的模式,即由电源端至用户端流动的模式,以便于电能分配和降压处理,进而使外部电能转化为可供用户端直接使用的电能。一般来说,现阶段的高层建筑电压普遍不会超过 110kV。设计人员在供配电系统设计阶段,需结合建筑实际需求,科学确定用电量、系统负荷等参数范围,综合性思考问题优化设计方案,在满足建筑基础使用需求的基础上,尽量增强系统的可扩展性。

  2.2 高低压配电系统设计

       现代高层建筑都是采用两路独立电源同时供电方式,高压采用单母线分段、自动切换、互为备用。为了使高层建筑的高压 配电系统可以有效应用,在设计高压系统过程中,应对配电方式、配电设备以及线路铺设等方面进行重点考虑和分析,促使高压配电系统高质建成,为高层建筑各个楼层都正常供电。

  3、高层建筑电气中供配电系统现状

  3.1 用电设备多

       目前,高层建筑往往兼具商业和生活两种功能,这对相关配套设施提出了更高的要求,例如供水系统、供暖系统、通风系统、配电系统、消防系统等等。而这些配套设施大多涉及用电问题, 因而在高层建筑中用电设备数量大、类型多,并对输配电有这不同的需求,这无疑加大了低压配电设计的难度。

  3.2 排烟以及防烟系统问题

       火灾中对人体伤害最严重的是烟气,烟气有固体、液体粒子和气体所形成的混合物,含有有毒、刺激性气体。火灾死伤者中相当数量的人是由于中毒或窒息而死亡的。建筑物发生火灾后,烟气在建筑物内不断流动,不仅导致火灾蔓延,也引起人员恐慌,影响疏散和扑救。引起烟气流动的因素有扩散、烟囱效应、浮力、热膨胀、风力、通风空调系统等。高层建筑的火灾由于 蔓延快、疏散困难,扑救难度大,且火灾隐患多,故其防火、防烟和排烟问题尤其重要。

  4、高层建筑供配电及电气节能设计分析

  4.1 照明系统供配电选择

       照明系统供配电设计是高层建筑物供配电设计的重要环节之一设计人员应从以下两个方面考虑:电压选取方面。通常情况下,高层建筑物中常规的照明系统应选用 220V 额定电压。该 类电压以三相四线制法为主要供电方式,其电压活动范围在220~380V 之间。但该类线路容易令供电线路当中的电压出现大量损失的现象。故而所有照明设备正常使用过程中,设计电压应多于额定电压,即使为最低限度,也不得低于其额定电压值 的 97%;照明供电方式的选择方面一般情况下,高层建筑所使用 的电源为一级负荷电源,同时使用双电源与双电路的供电方式。因此,供配电设计人员设计方案时,需先比对电力一级与照 明一级两者的负荷功率。若两者所测得的数值都较大,设计人员便按照双电路高电压这一设计模式设计方案。若数值较小,设计人员可将一路设计为电源供电方式,另一路则使用应急发电方式作为备用电源。

  4.2 导线选择设计要点分析

       电力线路是供配电系统中的基础设施,承担着电能输送的重要职能,这设计这部分内容时,设计人员需结合相关操作规范 和系统安全需求,合理选择导线材料,科学优化导线布线路径,节约导线成本的同时,减少能源传输损耗,以满足设计经济、节能、安全等方面的实际要求。

  4.3 对变压器的型号以及规格做出合理选择

        在高层建筑电气工程中,电压器中的阻抗会对电能造成浪费与消耗,而为了很好地节约这些不必要的能耗,可以通过对变压器负载率进行适当降低来实现。然而这种做法的缺陷在于会提高工程初始投资。以变压器为节能切入点的实质在于通过降低变压器功率损耗来实现变压器运行效率的提高。对于配电变压器中低压侧的输出电网应当尽量构成环形网络,从而能够以负荷的变化为依据来对变压器数量进行调整或进行随时的更 换,并确保电力供应不受影响。由于符合变化具有的季节性,所 以可以使用并联运行来降低电能损耗。

  4.4 对电缆与电线做出合理选择

        在高层建筑电气工程中,照明线路所产生的损耗在输入的电能中占到 4%左右。线路中的电阻会在通过电流时产生无功损耗与有功损耗,所以导线所具有的截面积以及供电方式是影响线路损耗的重要因素。而降低线路损耗的节能技术应当从以下几个方面入手:一是降低导线的长度。在高层建筑的线路分布中应当尽量让线路呈现为直线,同时避免出现低压线路走回头线的情况;二是要提高导线的截面。在线芯截面的选择中应当忠实经济性能与技术性能的结合。以经济电流为依据对电缆截面做出选择刻意降低总费用,并在降低能耗的基础上有利于环境的保护,这种做法具有着明显的社会效益与经济效益。

  结束语:综上所述,高层建筑电气中低压配电设计,应根据高层建筑物的整个电气系统的特点,严格遵循安全、节能、高效以及最优四项设计原则,在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,拿出一套既符合国家技术规范要求,又满足功能需求的设计方案来。以满足现代高层建筑的综合需求。

  参考文献:

  [1]罗耀光,张珊珊.高层建筑供配电系统及电气节能设计分析[J].建筑知识,2016,03:238.

  [2]高桂根.高层建筑电气工程供配电系统设计分析[J].价值 工程,2014,36:118-119.

  [3]曹平.浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].科技与企业,2013,13:218+220.

本文作者:张富强 中咨工程建设监理公司 

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编辑:张柳婷

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