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摘要:低压配电系统为高层建筑电气系统重要组成部分,其设计是否合理,在很大程度上决定了各项基础功能实施效果,对工程建设综合效益来说具有重要影响。尤其是现在高层建筑工程结构复杂度不断提高,低压配电系统与其他专业项目的交叉作业更多,设计难度更高,必须要保证与其他项目的协调性,以及自身的完整性,切实满足各项基础功能需求。本文结合建筑电气低压配电设计要求,对系统设计要点进行了简单分析。
关键词:高层建筑;电气系统;低压配电
对高层建筑电气低压配电系统设计进行优化分析,对后期运行中系统安全性以及稳定性具有重要意义,减少运行事故的发生。现在建筑低压配电系统综合性更强,设计时需要基于工程实际功能进行综合分析,确定系统设计要点与难点,从专业角度出发,确定各环节设计方案,争取从根本上来提高系统设计综合效果。
一、高层建筑电气系统特点
1.设备种类多
现在高层建筑工程逐渐实现了现代化、智能化与功能化建设,各项基础系统建设更为完善,包括暖通空调系统、给排水系统、火灾自动报警系统以及消防联动系统、电梯系统、监控系统、通风系统、智能控制系统等,相互之间存在密切联系,共同协调作业满足实际运行要求。而对于各子项系统来说,功能的实现均需要由专业设备作为支持,导致电气系统内设备数量和种类不断增多,在一定程度上也增加了配电系统设计难度[1]。
2.可靠性严格
高层建筑工程功能比较集中,且内部用户较多,对电气系统运行可靠性要求也更为严格,应保证可以满足实际运行需求。电气系统内存有大量一级负荷与二级负荷,其中一级负荷主要为2套独立供电系统,在其中一套供电系统故障后,可以由另一套供电设备进行可靠供电,避免对正常生活工作产生不良影响[2]。另外,对于常见的各类突发事故,还需要设置应急电源,来提高供电可靠性。
3.用电量集中
与常规建筑工程相比,高层建筑工程各项功能更为完善,相应的在实际运营中对供电需求量要求也就更高,负荷密度高。就管理经验来看,高层宾馆、商住楼等高层建筑,用电负荷密度可以达到60W/㎡,最高甚至可以达到150W/㎡;高层民用住宅与公寓建筑,用电负荷可以达到25~60W/㎡。需要针对此特点来确定低压配电系统设计要点,合理选择供电设备,保证系统运行较高稳定新与可靠性。
二、高层建筑电气低压配电设计原则
1.最优化原则
在对高层建筑电气低压配电系统进行设计时,应将最优化原则落实到位,保证系统设计结果可以满足实际运营需求,提高供电质量。提前对建筑结构特点和施工要求进行综合分析,确定低压配电设计要点,并通过反复试验来确定各项技术参数,提高方案可行性。同时,在选择配电设备时,要提前估测用电负荷需求,以提高供电安全性和可靠性为目的,做好不同类型电气设备的搭配,并将应急设备落实到位,确保整个低压配电系统处于可靠运行状态[3]。另外,还应设计一个安全距离,选择应用绝缘性材料,从根本上来降低各项隐患的影响。
2.经济性原则
高层建筑规模不断加大,结构设计也更为复杂,在很大程度上增加了低压配电系统设计难度,为保证设计结果可以满足后期生产生活需求,很多单位积极应用了新型技术与设备材料。虽然能够提高系统设计效果,但是忽视了对系统建设与运行经济性控制,导致成本超出预算。遵循经济性原则,即在进行系统功能设计时,兼顾造价控制要求,根据实际需求合理选择设备类型,并与建筑建设要求相结合,充分发挥高层建筑高层优势,多选择应用节能材料,发挥地热能、太阳能、风能等特点,提高低压配电设计经济效果。但是也要注意进行经济性控制,并不是偷工减料,或者是选择劣质材料,造成系统安全性降低。正确认识经济性设计要求,在提高方案设计合理性基础上,将成本控制在合理范围内。
3.高效性原则
高层建筑低压配电系统设计复杂性高,为确保系统内各子系统可以正常运行,必须要遵循高效性原则,重视不同部位电能划分的合理性,保证每个子系统间设计的均衡性,提高整个低压配电系统设计的科学性。在设计时要注意所有电路运行的顺畅性,并尽量避免与其他项目的交叉,减少折断、缠绕、短路等情况的发生。并且,还要重视电能分配的合理性,提高系统供电质量,保证系统运行稳定性。
三、高层建筑电气低压配电设计要点
1.系统设施设计
建筑低压配电系统主要包括高压配电线路、低压配电线路、配电变压器、配电变电所等组成,相互间协调作业,来满足系统可靠运行需求。基于高层建筑人员密度大、用电负荷高特点,来合理选择电气设施,保证其型号与数量搭配合理性。第一,电源负荷。主要包括一级负荷和二级负荷,为提高配电系统运行安全性,可以选择应用两路独立电源设计方案,即设计两条来自不同变电所电源的电路,可以更灵活的应对突发情况,搭配发电机或备用电源,避免因突发故障造成停电事故。其中,高层建筑多选择用柴油机为备用电源,根据工程实际需求来确定柴油机容量,且要大于一级负荷容量。第二,配电所。应根据建筑实际运营对供电系统的需求来确定配电所数量与位置,一般高层建筑低压配电容量在400kW以上,则要求配电所间距在250m以上,并保证电路设计的合理性,精确计算各项设计参数,提高系统运行安全性与可靠性[4]。第三,消防设施。高层建筑相关消防设施主要包括消防水泵、消防室等,与工程消防系统建设进行综合分析,保证其功能完整性。同时,还要注重地下照明系统的设计,做好配电设施的规划布局,提高各设施搭配科学性,可以维持正常运行需求。
2.配电电能设计
应根据专业规范来确定高层建筑电能负荷,要求一类高层建筑低压配电系统一级负荷主要对象为消防系统、疏散走廊等设备,二级负荷主要对象为生活泵电力设备等,三级负荷主要对象为日常生活负荷,相互适用的范围不同,需要根据实际情况来确定设计方案。根据负荷等级来进行电能设计时,可以选择应用负荷密度法或者单位容量法进行计算,其中负荷密度发主要用于计算生活用电,以每平方公里作为基本单位,根据功能进行划分,完成历史分区负荷密度计算后,确定各分区实际特点,确定负荷密度值。实际设计中将30min作为最大负荷,并结合发热条件来选择合适的电气设施与配电变压器等,同时为提高计算结果准确性,还可以将电能消耗量与无功率补偿作为依据,得到电能负荷。
3.配电安全设计
主要分为接地故障保护、过电流保护与断路保护几个方面,根据专业规范来做好各要点控制。其中,接地保护为提高配电系统运行安全性重要措施,常见如TN、IT、TT等保护模式,可以有效应对突发性电路故障。例如IT保护模式即在金属性短路时,系统电路电流会超过标准电流,TN保护模式启动,TT保护模式则可以将故障部分切除,来确保整个电气系统的正常运行。
结束语:
对高层建筑低压配电系统进行设计,需要确定系统运行要求,遵循专业原则,做好每个节点设计控制,减少系统运行故障,从根本上来提高系统运行安全性与稳定性。
参考文献:
[1]刘新明.浅谈高层建筑电气中的低压配电设计[J].林业科技情报,2016,(04):78-79+85.
[2]刘祖斌.高层建筑电气中的低压配电设计分析[J].江西建材,2015,(18):204+208.
[3]肖惠文.高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2015,(06):243-244.
[4]朱玉滢.高层建筑电气中低压配电设计[J].价值工程,2014,(28):49-50.