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【摘要】本文首先阐述了高层建筑中的供配电系统的重要性，然后探讨了高层建筑供配电设计应遵循的基本原则，最后对高层建筑供配电系统的设计进行了分析。
【关键词】高层；供配电系统；电气
中图分类号：U223文献标识码： A
一、前言
供配电系统在高层建筑中起着至关重要的作用。虽然我国在高层建筑高低压供配电系统的电气设计上有所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进。在科技日趋发达的新时期，加强对高低压供配电系统的电气设计探讨，对我国高层建筑的发展有着重要意义。
二、高层建筑中的供配电系统的重要性
近年来，我国的高层建筑像雨后春笋般拔地而起。它们在政治、经济以及人民生活各方面都起着巨大的作用。
在我国按有关规定，建筑总高度超过24m的非单层民用建筑和10层及10层以上的住宅建筑称为高层建筑。
高层建筑中的电气自动化水平都是比较高的。有的高层建筑几乎集中了各种现代化的电气技术，形成诸多安全和服务系统。例如:空调，电梯，给排水，消防，闭路电视，工作和事故照明，音响，广播，电话，制冷，炊事，防雷接地，电脑管理等等，而支持和保证它们正常工作的，都离不开供配电系统，所以高层建筑中的供配电系统是其重要的组成部分。
三、高层建筑供配电设计应遵循的基本原则
由于高层建筑的特殊性，因此，在对高层建筑的供配电系统进行设计的过程中必须严格遵循一定的原则。具体来说，主要包括以下内容：
1、可靠性原则。在高层建筑中，由于使用人员密集，涉及面广，因此，供配电系统设计必须坚持安全性与可靠性。在规划设计的过程中，应当首先科学分析实际用电负荷等级，在此基础上保证供配电系统能够在任何运行方式下都可以持续性提供电力保障，从而确保电力供应的安全可靠。
2、简洁性原则。由于高层建筑电气设备较多，因此在日常使用以及维护的过程中，供配电系统的线路设计要追求简单、清晰，尽量避免过多的电气设备。同时，电气设备及线路的设计要方便使用、易于操作。只有这样，才能充分保障供配电系统的安全运行，并且也有助于对各种故障进行及时处理。
3、保障安全性原则。在高层建筑中，由于电气设备以及功能需求较多，因此，在日常工作过程中，应当充分保证操作人员在日常工作以及在检修维修过程中的安全性。
四、高层建筑供配电系统的设计
1、高压供配电系统的设计
根据高层建筑的负荷等级和供电要求，确定电源引人电源电压等级及回路数量，从而确定本建筑的电源高压主接线。运行方式主要有如下几种结线方式:
（1）如图1所示为单母线母联断路器分段，母联自动投入或手动投人的运行方式。此种供电方式两电源互为备用，供电可靠性较高，符合规范的要求。但工程投资较大(主要是电源线路窗口费用，电力增容费用)，并需经供电部门许可，所以一般工程很难采用此种结线方式。
（2）图2所示结线，两电源进线，单母线不分段，可按电源自动投入运行方式运行(备用电源热备用)或手动投入运行方式运行(备用电源冷备用)。
（3）图3所示结线，为图2的改进型。母线用隔离开关分段(正常运行时合上)，是考虑高压设备检修时，通过隔离开关断开母线，对两段母线进行不同时的检修，不致整个供电系统中断供电。其它与图2运行方式相似。
（4）图4所示结线，两路电源通过高压隔离开关手动切换的运行方式，此种方式结线简单，投资较少，适用于备用电源为冷备用方式(即正常情况，备用电源平时不送电，仅在主用电源检修或事故停电才送电的情况)。该种结线在没有设置柴油电机组电源的建筑中，当高压设备正常检修或事故维修时，会引起整个建筑供电中断，无法保证应急负荷的供电要求。在设置有第三电源的高层建筑中，此种结线较为常见，供电部门也推荐此结线方式，柳州市工贸大厦就是采用此种高压结线方式。
超大规模的一类高层建筑(群)，根据需要可采用两级高压配电方式。第一级采用大容量的开关设备；第二级采用容量小的开关设备，这样在选择设备上，可消除大马拉小车的现象，减少工程投资。二类高层建筑，一般只引取一路高压电源，且用带负荷开关的高压环网开关柜，作为高压配电设备，按单电源单母线或线路变压器组的简单结线方式运行，柳州佳力大厦是用此种结线。二类高层建筑有条件时，建议按两台变压器以上的方式设置高压回路(一台变压器故障退出运行是，不致影响建筑物的重要负荷供电)。
以上对高层建筑高压供电系统的高压结线方案，进行了详细的探讨，在具体工程这例中，应根据建筑的性质、规模、当地供电部门及业主的要求，确定高压主结线方案。
2、低压配电系统的设计
低压配电系统主要担负着向各设备分配电源的作用，同时在提高变压器的经济运行，提高应急负荷的供电可靠性等方面，也起着重要的联络作用。高层建筑的低压配电系统，应能满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
（1）低压配电系统中比较常用的结线方案有:每两台变压器的低压侧，均采用单母线分段运行的方式(其中用空气断路器分段)，即所谓互为备用的桥式结线。这种结线方式，有时在保证重要负荷供电可靠性起着一定的作用。应用这种结线方式，应注意两段母线的备用方式，是热备用还是冷备用?热备用即母线分段开关，在任一方低压受电失电时，母联断路器应能自动投入；冷备用则在一方失电后，由人工确认后手动投人母联断路器。采用何种备用方式，应根据对系统供电可靠性和变压器备用率(或负荷率)的大小确定。可靠性按常规理解，自动投人应该比较可靠。但这种结论，若母线发生故障(或该段母线的馈线发生故障，且其保护不动作)，引起该母线段受电跳闸失电，此时故障未消除，母联断路器的自动投人，可能会越级跳闸，引起正常母线段的受电跳闸，就会造成整个低压系统的失电，无法满足急负荷的可靠供电。因此，对母线段上存在应急负荷的低压系统，母联不应采取自动投人的方式。应急负荷供电可靠性，应从两独立的母线段分别引取两路电源，在设备末端进行自动切换的方法解决。低压系统母联自动投人的方式，应使正常供电的母线段的变压器容量，除满足本段负荷容量要求，尚能满足需自动投入的负荷容量要求，这样就会要求变压器的备用率较高(最高为100%)，按此选择相关变压器、其容量较大。在正常运行的情况下，变压器的负荷率很低，这对工程的初期投资，及日后的运行费用都是很大的浪费，对一般工程此结线是不可取的。
（2）规模较大的一类高层建筑，由于一级负荷的设备容量较大，且设置有发电机自备电源，为提高一级负荷的可靠性及不同等级负荷的投切，可将低压母线分为三个不同的母线段:应急负荷母线段、重要负荷(有时称为保证负荷)母线段及一般负荷母线段。对消防用电及共他重要场所设施的用电，由应急负荷母线段供电；当正常电源停电时，又希望由自备电源供电的设备场所，所生活水泵、工作电梯、商场营业照明等的用电，可接至重要负荷母线段(此时应确保没有消防用电的情况下)。空调、洗衣等其他设备，接至一般负荷母线段。
（3）低压配电系统设计，应注意如下几个问题:
1）计费问题。供电部门对不同负荷，有不同的收费标准。很多工程要求对同类的负荷进行集中计费，这时设计者应与业主及供电部门协商，在满足有关规范的条件下，形成一个折中方案，不完善之处，采用一些其它可行措施进行补救。
2）设计与用户的协调处理。设计者从规范技术方面考虑的多，与运行部门日后的操作、管理等方面经常存在矛盾。滩时设计应与运行部门进行协谈，达到一致共识，取得一个合理的有效的方案。
3）供电系统可靠性的问题。设计出来的系统，可靠性有多高，不能单看系统的自动化程度，供电系统可靠性与系统的结线方式、设备元件及线路等有关。对一个系统来说简单就是可靠，在满足规范的要求下应尽量简单，使用过多的联络开关设备(或线路)，反而会使系统复杂化，可靠性降低。对供电系统的可靠性，应进行系统性的分析(必要时需进行定量化计算分析)，找出影响系统可靠性的关键因素，采取相关措施，使系统更加可靠。
4）联络备用问题。对两台以上变压器的低压侧，应设置相应的低压联络回路，以满足变压器的经济运行，及有关负荷供电的备用需求。
五、高层建筑在供配电系统的注意事项
1、变压器是供配电系统的核心设备，在运输和保存的过程中，可能有机械损伤和受潮。安装前必须严格进行外观检查和电器性能测试，如不合格，一定要及时处理，合格后方可就位。
2、插接式母线，要严格保持干燥，千万不要弄上水和砂浆等，一旦受潮很难恢复绝缘。在交叉作业时，有时容易被忽视。
3、各种预埋的管路，一定要严格防止水及混凝土进入其中，一旦进入，很难清除，无法穿线，有时甚至将钢筋全部刨出，工时的浪费很大，并损伤土建结构。
六、结束语
电气工程是高層建筑工程的核心，因此，在高层建筑的后续发展中，要不断提高高低压供配电系统的电气设计方案，严格电气设计质量管理体系，促进高层建筑的发展。
参考文献
[1]王磊.浅析民用建筑供配电系统设计要点[J].山西建筑，2009，33(9):190-191.
[2]刘明亮.高层建筑消防供配电设计探讨[J].科技创新导报，2013(9)：89-93.
[3]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[J].中外建筑，2012(3):56-58.
【关键词】高层；供配电系统；电气
中图分类号：U223文献标识码： A
一、前言
供配电系统在高层建筑中起着至关重要的作用。虽然我国在高层建筑高低压供配电系统的电气设计上有所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进。在科技日趋发达的新时期，加强对高低压供配电系统的电气设计探讨，对我国高层建筑的发展有着重要意义。
二、高层建筑中的供配电系统的重要性
近年来，我国的高层建筑像雨后春笋般拔地而起。它们在政治、经济以及人民生活各方面都起着巨大的作用。
在我国按有关规定，建筑总高度超过24m的非单层民用建筑和10层及10层以上的住宅建筑称为高层建筑。
高层建筑中的电气自动化水平都是比较高的。有的高层建筑几乎集中了各种现代化的电气技术，形成诸多安全和服务系统。例如:空调，电梯，给排水，消防，闭路电视，工作和事故照明，音响，广播，电话，制冷，炊事，防雷接地，电脑管理等等，而支持和保证它们正常工作的，都离不开供配电系统，所以高层建筑中的供配电系统是其重要的组成部分。
三、高层建筑供配电设计应遵循的基本原则
由于高层建筑的特殊性，因此，在对高层建筑的供配电系统进行设计的过程中必须严格遵循一定的原则。具体来说，主要包括以下内容：
1、可靠性原则。在高层建筑中，由于使用人员密集，涉及面广，因此，供配电系统设计必须坚持安全性与可靠性。在规划设计的过程中，应当首先科学分析实际用电负荷等级，在此基础上保证供配电系统能够在任何运行方式下都可以持续性提供电力保障，从而确保电力供应的安全可靠。
2、简洁性原则。由于高层建筑电气设备较多，因此在日常使用以及维护的过程中，供配电系统的线路设计要追求简单、清晰，尽量避免过多的电气设备。同时，电气设备及线路的设计要方便使用、易于操作。只有这样，才能充分保障供配电系统的安全运行，并且也有助于对各种故障进行及时处理。
3、保障安全性原则。在高层建筑中，由于电气设备以及功能需求较多，因此，在日常工作过程中，应当充分保证操作人员在日常工作以及在检修维修过程中的安全性。
四、高层建筑供配电系统的设计
1、高压供配电系统的设计
根据高层建筑的负荷等级和供电要求，确定电源引人电源电压等级及回路数量，从而确定本建筑的电源高压主接线。运行方式主要有如下几种结线方式:
（1）如图1所示为单母线母联断路器分段，母联自动投入或手动投人的运行方式。此种供电方式两电源互为备用，供电可靠性较高，符合规范的要求。但工程投资较大(主要是电源线路窗口费用，电力增容费用)，并需经供电部门许可，所以一般工程很难采用此种结线方式。
（2）图2所示结线，两电源进线，单母线不分段，可按电源自动投入运行方式运行(备用电源热备用)或手动投入运行方式运行(备用电源冷备用)。
（3）图3所示结线，为图2的改进型。母线用隔离开关分段(正常运行时合上)，是考虑高压设备检修时，通过隔离开关断开母线，对两段母线进行不同时的检修，不致整个供电系统中断供电。其它与图2运行方式相似。
（4）图4所示结线，两路电源通过高压隔离开关手动切换的运行方式，此种方式结线简单，投资较少，适用于备用电源为冷备用方式(即正常情况，备用电源平时不送电，仅在主用电源检修或事故停电才送电的情况)。该种结线在没有设置柴油电机组电源的建筑中，当高压设备正常检修或事故维修时，会引起整个建筑供电中断，无法保证应急负荷的供电要求。在设置有第三电源的高层建筑中，此种结线较为常见，供电部门也推荐此结线方式，柳州市工贸大厦就是采用此种高压结线方式。
超大规模的一类高层建筑(群)，根据需要可采用两级高压配电方式。第一级采用大容量的开关设备；第二级采用容量小的开关设备，这样在选择设备上，可消除大马拉小车的现象，减少工程投资。二类高层建筑，一般只引取一路高压电源，且用带负荷开关的高压环网开关柜，作为高压配电设备，按单电源单母线或线路变压器组的简单结线方式运行，柳州佳力大厦是用此种结线。二类高层建筑有条件时，建议按两台变压器以上的方式设置高压回路(一台变压器故障退出运行是，不致影响建筑物的重要负荷供电)。
以上对高层建筑高压供电系统的高压结线方案，进行了详细的探讨，在具体工程这例中，应根据建筑的性质、规模、当地供电部门及业主的要求，确定高压主结线方案。
2、低压配电系统的设计
低压配电系统主要担负着向各设备分配电源的作用，同时在提高变压器的经济运行，提高应急负荷的供电可靠性等方面，也起着重要的联络作用。高层建筑的低压配电系统，应能满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。
（1）低压配电系统中比较常用的结线方案有:每两台变压器的低压侧，均采用单母线分段运行的方式(其中用空气断路器分段)，即所谓互为备用的桥式结线。这种结线方式，有时在保证重要负荷供电可靠性起着一定的作用。应用这种结线方式，应注意两段母线的备用方式，是热备用还是冷备用?热备用即母线分段开关，在任一方低压受电失电时，母联断路器应能自动投入；冷备用则在一方失电后，由人工确认后手动投人母联断路器。采用何种备用方式，应根据对系统供电可靠性和变压器备用率(或负荷率)的大小确定。可靠性按常规理解，自动投人应该比较可靠。但这种结论，若母线发生故障(或该段母线的馈线发生故障，且其保护不动作)，引起该母线段受电跳闸失电，此时故障未消除，母联断路器的自动投人，可能会越级跳闸，引起正常母线段的受电跳闸，就会造成整个低压系统的失电，无法满足急负荷的可靠供电。因此，对母线段上存在应急负荷的低压系统，母联不应采取自动投人的方式。应急负荷供电可靠性，应从两独立的母线段分别引取两路电源，在设备末端进行自动切换的方法解决。低压系统母联自动投人的方式，应使正常供电的母线段的变压器容量，除满足本段负荷容量要求，尚能满足需自动投入的负荷容量要求，这样就会要求变压器的备用率较高(最高为100%)，按此选择相关变压器、其容量较大。在正常运行的情况下，变压器的负荷率很低，这对工程的初期投资，及日后的运行费用都是很大的浪费，对一般工程此结线是不可取的。
（2）规模较大的一类高层建筑，由于一级负荷的设备容量较大，且设置有发电机自备电源，为提高一级负荷的可靠性及不同等级负荷的投切，可将低压母线分为三个不同的母线段:应急负荷母线段、重要负荷(有时称为保证负荷)母线段及一般负荷母线段。对消防用电及共他重要场所设施的用电，由应急负荷母线段供电；当正常电源停电时，又希望由自备电源供电的设备场所，所生活水泵、工作电梯、商场营业照明等的用电，可接至重要负荷母线段(此时应确保没有消防用电的情况下)。空调、洗衣等其他设备，接至一般负荷母线段。
（3）低压配电系统设计，应注意如下几个问题:
1）计费问题。供电部门对不同负荷，有不同的收费标准。很多工程要求对同类的负荷进行集中计费，这时设计者应与业主及供电部门协商，在满足有关规范的条件下，形成一个折中方案，不完善之处，采用一些其它可行措施进行补救。
2）设计与用户的协调处理。设计者从规范技术方面考虑的多，与运行部门日后的操作、管理等方面经常存在矛盾。滩时设计应与运行部门进行协谈，达到一致共识，取得一个合理的有效的方案。
3）供电系统可靠性的问题。设计出来的系统，可靠性有多高，不能单看系统的自动化程度，供电系统可靠性与系统的结线方式、设备元件及线路等有关。对一个系统来说简单就是可靠，在满足规范的要求下应尽量简单，使用过多的联络开关设备(或线路)，反而会使系统复杂化，可靠性降低。对供电系统的可靠性，应进行系统性的分析(必要时需进行定量化计算分析)，找出影响系统可靠性的关键因素，采取相关措施，使系统更加可靠。
4）联络备用问题。对两台以上变压器的低压侧，应设置相应的低压联络回路，以满足变压器的经济运行，及有关负荷供电的备用需求。
五、高层建筑在供配电系统的注意事项
1、变压器是供配电系统的核心设备，在运输和保存的过程中，可能有机械损伤和受潮。安装前必须严格进行外观检查和电器性能测试，如不合格，一定要及时处理，合格后方可就位。
2、插接式母线，要严格保持干燥，千万不要弄上水和砂浆等，一旦受潮很难恢复绝缘。在交叉作业时，有时容易被忽视。
3、各种预埋的管路，一定要严格防止水及混凝土进入其中，一旦进入，很难清除，无法穿线，有时甚至将钢筋全部刨出，工时的浪费很大，并损伤土建结构。
六、结束语
电气工程是高層建筑工程的核心，因此，在高层建筑的后续发展中，要不断提高高低压供配电系统的电气设计方案，严格电气设计质量管理体系，促进高层建筑的发展。
参考文献
[1]王磊.浅析民用建筑供配电系统设计要点[J].山西建筑，2009，33(9):190-191.
[2]刘明亮.高层建筑消防供配电设计探讨[J].科技创新导报，2013(9)：89-93.
[3]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[J].中外建筑，2012(3):56-58.