【摘要】隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大發(fā)展，人們對(duì)于居住條件及環(huán)境要求也愈發(fā)嚴(yán)格，使得高層建筑的數(shù)量不斷增加。對(duì)于高層建筑而言，實(shí)際占地面積大，且內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)用電量也巨大。所以在進(jìn)行高層建筑的用電總量確定的時(shí)候，需要綜合考量負(fù)荷的各方面特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況使用需要系數(shù)及同期系數(shù)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；供電系統(tǒng)；負(fù)荷

1高層建筑用電負(fù)荷特點(diǎn)

在高層建筑中，一般需要結(jié)合此建筑的實(shí)際消防設(shè)施對(duì)用電要求及建筑中符合等級(jí)決定如何選擇供電電源。在中國的《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定中提及，對(duì)于高層民用建筑來說，要嚴(yán)格按照此建筑的使用范圍及性質(zhì)、火災(zāi)帶來的危險(xiǎn)及救火實(shí)際難度分為兩大類：①高層建筑中的消防設(shè)備用電，需要按照標(biāo)準(zhǔn)使用一級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電。②按照消防設(shè)備用電使用二級(jí)負(fù)荷兩回路的要求進(jìn)行供電需要。消防用電設(shè)備的兩個(gè)電源線路要自動(dòng)切換的時(shí)候在末端一級(jí)配電箱處進(jìn)行就可以。

2高層建筑用電負(fù)荷的基本分類

2.1保障型負(fù)荷。一般而言，保障型負(fù)荷就是指能夠維持居民正常生活及工作中的用電負(fù)荷量，例如在照明、交通運(yùn)輸及其他生活用電上。保障型負(fù)荷的等級(jí)是需要按照建筑物的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。2.2保安型負(fù)荷。保安型負(fù)荷是保證建筑物用電負(fù)荷的同時(shí)還要保證人身安全用電負(fù)荷，例如在消防控制中心、消防電梯等消防周邊設(shè)備用電負(fù)荷。一般這種負(fù)荷是要在特殊狀況下才能進(jìn)行使用。比如在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，用電負(fù)荷可以立刻運(yùn)行。這類的負(fù)荷等級(jí)是要按照防火規(guī)定進(jìn)行確定的。2.3舒適型負(fù)荷。舒適型負(fù)荷是為人們建造相對(duì)舒適的生產(chǎn)生活環(huán)境的用電負(fù)荷。例如在空調(diào)制冷系統(tǒng)中使用的用電負(fù)荷。這類用電負(fù)荷具有較強(qiáng)的季節(jié)性，且量巨大。其等級(jí)和保障型負(fù)荷相同，都是要按照建筑性質(zhì)進(jìn)行確定。

3高層建筑的電氣工程中供配電體系

現(xiàn)在眾多高層的建筑當(dāng)中普遍使用的電源均為兩路獨(dú)立10kV的電源，兩路同時(shí)運(yùn)行，相互作為備用。而且在使用中務(wù)必安裝柴油發(fā)電設(shè)備以此來保證應(yīng)急時(shí)候使用，同時(shí)還要保證能夠在15s內(nèi)能夠?qū)㈦娔芗皶r(shí)供給并恢復(fù)使用，保證電梯、照明及消防設(shè)備等電源的用電正常。對(duì)于高壓對(duì)使用單母分段，能夠進(jìn)行自行切換，互相為備用，低壓一般采用放射式體系，樓層的配電是混合式體系，低壓配電體系各級(jí)的開關(guān)，很多時(shí)候是采用空氣自動(dòng)開關(guān)裝置，并對(duì)開關(guān)進(jìn)行保護(hù)，在使用的時(shí)候需要注意設(shè)備配合。全部的電梯都需要采取兩路不一樣變壓器來將專用的電纜進(jìn)線引出，于電梯機(jī)房末端的配電箱設(shè)置兩路電源自動(dòng)切換的設(shè)備，互為備用。高層建筑的自然功率因素一般在0.8~0.85之間，按規(guī)定應(yīng)補(bǔ)償?shù)?.9~0.95。

4高層民用建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1高層建筑電力負(fù)荷計(jì)算。高層建筑的電力負(fù)荷一般可分為空調(diào)（40~50%），動(dòng)力（20~25%），電氣照明（30~35%）等，由于空調(diào)負(fù)荷占比較大，空調(diào)設(shè)備一般都設(shè)置在大樓的地下室，首層或下部，供電變壓器的供電范圍大約為15~20層，可根據(jù)層高在大樓的上下中層設(shè)置電房。高層建筑的電力負(fù)荷需要通過計(jì)算才能得到準(zhǔn)確的信息，一般會(huì)采用系數(shù)法和單位指標(biāo)法兩種方法。在進(jìn)行高層建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，是要根據(jù)圖文設(shè)計(jì)階段進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，目前來說比較實(shí)用的方法是單位指標(biāo)法，它是根據(jù)高層建筑中所使用的變壓器，根據(jù)變壓器的變化情況來進(jìn)行計(jì)算建筑的負(fù)荷率還有容量，然后可以推算出同類建筑物中電負(fù)荷的情況。經(jīng)驗(yàn)不夠以及研究不足帶來的誤差就可以很完美的避免掉，要想讓高層建筑的用電系統(tǒng)達(dá)到更加安全、合理化，高層的用電指標(biāo)跟用電系數(shù)之間的測(cè)評(píng)是不可缺少也是不可忽視的。4.2照明設(shè)計(jì)要點(diǎn)。對(duì)照明節(jié)能設(shè)計(jì)而言，其主要指的是在確保照明的質(zhì)量前提下，來對(duì)于照明電路當(dāng)中能量損失實(shí)施一定程度降低，而且能夠有效達(dá)成能量運(yùn)用的最大化目地。通常狀況下，其主要是涵蓋了下面兩類：①照明措施選�。簯�(yīng)對(duì)于自然光進(jìn)行充分運(yùn)用，這是照明能耗得到節(jié)約的關(guān)鍵措施之一，就是電氣設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該盡可能考慮到人工照明以及自然光充分的結(jié)合，進(jìn)而在非常大程度上使照明電能得到節(jié)約；②選取合理光源：最根本準(zhǔn)則是應(yīng)當(dāng)依照不一樣場(chǎng)地來選取不一樣光源。選取適當(dāng)照明措施以及設(shè)備也是一類可行節(jié)約電能措施。

4.3防雷與接地的設(shè)計(jì)。對(duì)于高層民用建筑來說，做好防雷工作對(duì)于確保建筑物的安全有著重要的作用，圖1是施工現(xiàn)場(chǎng)的避雷網(wǎng)施工。一方面，要在高層民用建筑的層間設(shè)置一定數(shù)量的避雷帶以及均壓環(huán)。這樣一來，不僅可以有效地避免直雷擊對(duì)于建筑的危害，同時(shí)還可以避免側(cè)雷擊對(duì)于建筑物的危害。另一方面，要對(duì)高層民用建筑獨(dú)立的避雷針設(shè)計(jì)以及避雷網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作引起重視。對(duì)于防雷等級(jí)為第一類的建筑物來說，避雷網(wǎng)的網(wǎng)格邊長要大于5m；對(duì)于第二類防雷建筑來說，建筑避雷網(wǎng)網(wǎng)格的邊長要控制在10m左右。對(duì)于電阻的沖擊來說，要確保在10Ω以下。同時(shí)，其還要與民用建筑屋頂?shù)谋芾拙W(wǎng)進(jìn)行連接，確保高層建筑的避雷效果。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，建筑物年雷擊次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為N=0.024K1.3TdAe。其中，K為校正系數(shù)，一般取1；Td為年平均雷暴日；Ae代表建筑物等效面積。當(dāng)建筑物低于100m時(shí)，按照下式（1）計(jì)算，當(dāng)建筑物高度超過100m時(shí)，按照下式（2）計(jì)算。

5環(huán)球國際廣場(chǎng)案例

5.1工程簡介。佛山環(huán)球國際廣場(chǎng)總高約208m，地下3層，地上51層，是一幢集高檔商業(yè)、休閑娛樂、高品質(zhì)寫字樓，全裝修公寓和五星級(jí)酒店為一體的現(xiàn)代化、綜合性地標(biāo)建筑。電源：2路10kV，同時(shí)工作，互為備用變壓器總?cè)萘浚?700kVA單位容量。

5.2供電方案設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)分一個(gè)中心變電所和兩個(gè)分變電所（其中公寓及酒店變電所位于22層），其中中心變電所除供1~3#變壓器用電外，另外引電源至兩個(gè)分變電所，為分變電所提供電源；10kV外線電源分別用兩回路三芯400mm2從城西站和百花站引至中心變電所，雙回路三芯400電纜同時(shí)供電，當(dāng)某一路電源故障，自動(dòng)斷開該路電源對(duì)應(yīng)的進(jìn)線開關(guān)，再合母聯(lián)開關(guān)，由另一路電源負(fù)擔(dān)剩余全部負(fù)荷；為保證可靠供電及便于日后母線檢修維護(hù)，中心變電所，高區(qū)酒店及公寓變電所，空調(diào)變電所10kV系統(tǒng)均采用雙電源單母線分段并且聯(lián)鎖自投的方式。為了滿足高層建筑中供電的需求，盡可能地把供電系統(tǒng)融入到各個(gè)工程的負(fù)荷中，高層建筑的配變電所的位置-般是設(shè)置在建筑的主體與地下。高層建筑中對(duì)變電所的要求更為嚴(yán)格，通常是分布在建筑的頂層與中層。分層的設(shè)計(jì)可以很好的避免火災(zāi)發(fā)生的情況，由于環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器有隔熱、噪聲小、體積。小的特點(diǎn)，高層建筑中都會(huì)選擇這樣的變壓器。在此之前必須根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)、所需電容量等方面、要結(jié)合建筑物的綜合情況來進(jìn)行選擇合適的變壓器。

5.3主要設(shè)備的選型。

5.3.1高壓開關(guān)柜。一般采用KYN金屬鎧裝中置抽出式開關(guān)柜，用于高層建筑的開關(guān)有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6開關(guān)和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術(shù)陳舊，SF6開關(guān)尺寸數(shù)大，氣體具有毒性，故目前10kV真空斷路器應(yīng)用的較為普遍。如ABB公司的VD4真空開關(guān)，施耐德公司的Evolis真空開關(guān)等.高壓柜采用JTWN-LDC-70A-FR01-2×2D分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)系編統(tǒng)，監(jiān)測(cè)動(dòng)靜觸頭及進(jìn)出線電纜的溫度并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊�中監(jiān)測(cè)中心實(shí)現(xiàn)遙信遙測(cè)。

5.3.2電力變壓器。根據(jù)消防要求和標(biāo)準(zhǔn)，在建筑物的主樓內(nèi)是不能夠使用大容量油浸電力變壓器的。而在高層建筑中，多使用干式變壓器。很多時(shí)候?yàn)榱私档妥儔浩鞯氖褂脭?shù)量，對(duì)于單臺(tái)變壓器容量的選擇上，多使用大于1000kVA的。同時(shí)為了更好地減少低壓側(cè)，對(duì)于變壓器的型號(hào)選擇上，多采取短路電流。在其正常解列運(yùn)行的時(shí)候，在其中間設(shè)置開關(guān)。

5.3.3低壓配電屏。國外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的低壓配電屏也有引進(jìn)技術(shù)做成抽屜式結(jié)構(gòu)的，其中有的（如多米諾組合式開關(guān)柜等）主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)國際先進(jìn)水平。低壓配電屏多采用自動(dòng)空氣開關(guān)出線。當(dāng)配電變壓器的容量為1600kVA時(shí)，低壓母線上的短路容量已超過40kA，目前國內(nèi)已能提供這樣大容量的產(chǎn)品（如多米諾組合式開關(guān)柜和YDS型抽出式／混合式低壓開關(guān)柜等）。低壓斷路器現(xiàn)在有兩類：框架式和塑殼型�？蚣苁降蛪簲嗦菲鞣侄�個(gè)檔次。一般型：帶有三段保護(hù)特性，具有選擇性保護(hù)功能，正面手柄操作，可固定式、抽出式安裝，分?jǐn)嗄芰�較高，價(jià)格便宜。如DW15和DW17、AH、AE等。高性能型。帶各種保護(hù)功能脫扣器，包括智能化脫扣器，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，分?jǐn)嗄芰Ω�，零飛弧、小型化，附件齊全，結(jié)構(gòu)模塊化，采用整體框塑結(jié)構(gòu)，外形美觀。如DW45、AE－SS、M、F等。塑殼開關(guān)總體上具有小型化、高分?jǐn)�、多功能、模塊化、附件齊全等特點(diǎn)。產(chǎn)品有施耐德公司的NS系列；ABB公司的S系列；國產(chǎn)的S系列。由于近年發(fā)展，國產(chǎn)在3200A及以下的斷路器已和國外的產(chǎn)品性能相接近，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選用國產(chǎn)斷路器。用DW45做主開關(guān)，S系列做出線開關(guān)。

5.3.4母線槽和電纜。對(duì)于插接式絕緣母線槽而言，其具備較多的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，比如其可靠性能強(qiáng)、容量大且線槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，以及后續(xù)養(yǎng)護(hù)便捷等。在很多國外的高層建筑中，這種絕緣母線槽已經(jīng)完全代替了電纜豎井。電纜必須注重防火，根據(jù)需要可選用阻燃或防火電纜.現(xiàn)時(shí)YJV型的交聯(lián)聚乙烯電纜以及VV型聚氯乙烯電纜，為項(xiàng)目建設(shè)當(dāng)中所普遍選取兩類電纜類型。YJV型的交聯(lián)電纜和VV型電纜進(jìn)行比較，雖說價(jià)格稍微貴一點(diǎn)，不過有著重量輕、外徑較小、壽命較長以及載流量較大的多個(gè)明顯長處，YJV型電纜壽命可長達(dá)40年，但是VV型的電纜僅是20年，所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)盡可能選取YJV型的交聯(lián)聚乙烯電纜，將VV型的聚氯乙烯電纜逐漸淘汰掉。

6結(jié)束語

在高層建筑中，所需的相應(yīng)負(fù)荷比較大，要做好電氣工程的各項(xiàng)設(shè)計(jì)，做好線路的選擇、做好防火措施，實(shí)現(xiàn)安全可靠合理的節(jié)能用電，要對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案反復(fù)推敲，確保整個(gè)系統(tǒng)可以安全的運(yùn)行。

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