隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快,高層建筑越來(lái)越多的進(jìn)入我們的生活,高層建筑的設(shè)計(jì)也越來(lái)越多,高層建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容非常多,包括:負(fù)荷計(jì)算、電源選擇、高低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)。其中配電系統(tǒng)為設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，對(duì)于配電系統(tǒng)的可靠性及接地一直是大家探討的熱門(mén)話(huà)題，筆者多年從事電氣設(shè)計(jì)，現(xiàn)將一些觀點(diǎn)與大家分享。
一.配電系統(tǒng)的選定
(1)高層建筑的負(fù)荷分級(jí)
一級(jí)負(fù)荷：消防用電設(shè)備，應(yīng)急照明，消防電梯
二級(jí)負(fù)荷：客用電梯，供水系統(tǒng)，公用照明
三級(jí)負(fù)荷：居民用電等其它
(2)配電系統(tǒng)
因?yàn)楦邔咏ㄖ嬖谥患?jí)或二級(jí)負(fù)荷，因此高層建筑配電系統(tǒng)的供電電源應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立的回路供電或采用一條回路電源和備用電源(發(fā)電機(jī))供電。
a、高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線(xiàn)分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線(xiàn)分段數(shù)目，與電源進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線(xiàn)不分段的結(jié)線(xiàn)。電源進(jìn)線(xiàn)幾乎全部采用電纜進(jìn)線(xiàn)。
B、為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。照明和動(dòng)力分開(kāi)設(shè)變壓器，當(dāng)動(dòng)力用電容量太小時(shí)，動(dòng)力變壓器可不分開(kāi)裝設(shè)，而在低壓側(cè)應(yīng)對(duì)動(dòng)力負(fù)荷分類(lèi)計(jì)費(fèi)。
C、高壓系統(tǒng)及低壓干線(xiàn)的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設(shè)備中的主要部分是干線(xiàn)?，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線(xiàn)槽。水平干線(xiàn)因走線(xiàn)困難，多采用全塑電纜與豎井母干線(xiàn)聯(lián)接。每層樓豎井設(shè)層問(wèn)配電小問(wèn)。層間配電箱經(jīng)插接自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)從豎井母干線(xiàn)取得電源。當(dāng)層數(shù)較多負(fù)荷數(shù)較大時(shí)，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或最頂層。
D、低壓配電系統(tǒng)各級(jí)開(kāi)關(guān)均采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)(斷路器)，設(shè)置瞬時(shí)、短延時(shí)、長(zhǎng)延時(shí)三級(jí)過(guò)流保護(hù)裝置。各級(jí)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的保護(hù)整定，應(yīng)注意選擇性配合，防止越級(jí)跳閘。
E、配電電壓采用220/380V。配電系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷大小用單相(共三線(xiàn)：L線(xiàn)，N線(xiàn)，PE線(xiàn))220V配電或三相(五線(xiàn)：即L1 L2 L3線(xiàn)，N線(xiàn)，PE線(xiàn))配電。高層住宅的垂直干線(xiàn)宜采用電力電纜，分支電纜或母線(xiàn)槽配電、干線(xiàn)應(yīng)在電氣豎井內(nèi)敷設(shè)，而電纜截面應(yīng)按發(fā)熱條件選(即：使其允許載流量不小于通過(guò)相線(xiàn)的計(jì)算電流)，再校驗(yàn)電壓損和機(jī)械度。
高層住宅中只有一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷才用雙電源供電，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意。
每個(gè)住宅單元應(yīng)設(shè)宅配電總箱、樓層電表箱和住戶(hù)配電箱，樓層電表箱與住戶(hù)配電箱應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。公用走廊、樓梯間照明負(fù)荷應(yīng)單獨(dú)設(shè)公用電表計(jì)量。住宅電能計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)采用總線(xiàn)式集中抄表或自動(dòng)抄表系統(tǒng)，以便物業(yè)管理。
住戶(hù)配電箱應(yīng)設(shè)照明回路和一般電源插座回路、廚房插座回路、衛(wèi)生間插座回路、空調(diào)插座回路。除照明回路導(dǎo)線(xiàn)截面選擇外，其余回路導(dǎo)線(xiàn)截面選擇參照前面所述的電纜截面選擇。
照明回路對(duì)電壓要求較高。按GB50034-92規(guī)定，燈的端電壓一般不應(yīng)高于其額定電壓的105%，也不宜低于其額定電壓的95%。因此照明回路導(dǎo)線(xiàn)截面選擇應(yīng)按下式：
A=∑M+∑αM′ /CΔUal%
∑M——為計(jì)算線(xiàn)段及其后面各段(指具有與計(jì)算線(xiàn)段相同導(dǎo)線(xiàn)根數(shù)的線(xiàn)段)的功率矩(M=PL)之和
∑αM′——為由計(jì)算線(xiàn)段供電而導(dǎo)線(xiàn)根數(shù)與計(jì)算線(xiàn)段不同的所有分支線(xiàn)的功率矩(M′=PL)之和，這些功率矩應(yīng)分別乘以對(duì)應(yīng)的功率矩?fù)Q算系數(shù)后再相加
α——為功率矩?fù)Q算系數(shù)(如下表)
ΔUal%′——為從計(jì)算線(xiàn)段的首端起至整個(gè)線(xiàn)路末端上的允許電壓降對(duì)線(xiàn)路額定電壓的百分值
C——為計(jì)算系數(shù)。
計(jì)算時(shí)，應(yīng)從靠近電源的第一段干線(xiàn)開(kāi)始，依次往后計(jì)算各線(xiàn)段的導(dǎo)線(xiàn)截面。計(jì)算出截面后，應(yīng)選取相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)截面。而每段導(dǎo)線(xiàn)截面均應(yīng)按機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。
住宅配電線(xiàn)路應(yīng)設(shè)短路保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、接地保護(hù)以及漏電保護(hù)。為了防止電源電壓波動(dòng)對(duì)家用電器的影響，宜在住戶(hù)配電箱內(nèi)裝設(shè)浪涌抑制保護(hù)裝置，住宅室內(nèi)配線(xiàn)宜用PVC管暗敷。
二.高層建筑的保護(hù)接地系統(tǒng)、等電位聯(lián)結(jié)、接地保護(hù)的設(shè)定
(1)高層建筑若是城市公用變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地形式應(yīng)采用TT接地系統(tǒng)，且設(shè)專(zhuān)用保護(hù)線(xiàn)。若是住宅小區(qū)或單位內(nèi)變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地形式應(yīng)采用TN-S形式。
(2)等電位聯(lián)結(jié)是使電氣裝置各外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分電位基本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用，在于降低接觸電壓，以保障人員安全。
按GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，采用接地故障保護(hù)時(shí)，在建筑物內(nèi)應(yīng)作總等電位聯(lián)結(jié)。而當(dāng)電氣裝置或其某一部分的接地故障保護(hù)不能滿(mǎn)足規(guī)定要求時(shí)，尚應(yīng)在局部范圍內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié)。因此高層建筑住宅中的浴室、衛(wèi)生間、廚房等應(yīng)做局部等電位聯(lián)結(jié)。
(3)接地保護(hù)
a.TN-S系統(tǒng)中接地保護(hù)：對(duì)己有總等電位聯(lián)結(jié)的措施;
若配電線(xiàn)路只供給固定式用電設(shè)備的末端線(xiàn)路，接地故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不宜大于5s，即top(E)≤5s
若供電給手握式和移動(dòng)式電氣設(shè)備的末端線(xiàn)路，則
top(E)≤0.4s
而系統(tǒng)配電線(xiàn)路接地故障保護(hù)的動(dòng)作電流Iop(E)應(yīng)滿(mǎn)足：
Iop(E)≤Uφ|Z∑φ|
Uφ_系統(tǒng)相電壓
|Z∑φ|_接地故障回路總阻抗模
接地保護(hù)可由過(guò)流保護(hù)或零序電流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如達(dá)不到保護(hù)要求時(shí)，則應(yīng)采用漏電電流保護(hù)。
b.TT系統(tǒng)中的接地保護(hù)
己采用總等電位聯(lián)結(jié)措施的，其接地保護(hù)滿(mǎn)足下式：
Iop(E)RE≤50v
其中：Iop(E)_接地故障保護(hù)動(dòng)作電流
RE_電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分的接地電阻和PE線(xiàn)電阻
當(dāng)采用過(guò)流保護(hù)時(shí)，反時(shí)限特性過(guò)流保護(hù)電器Iop(E)應(yīng)保證5s內(nèi)切斷接地故障回路;而當(dāng)采用瞬時(shí)動(dòng)作特性過(guò)流保護(hù)時(shí)，Iop(E)應(yīng)保證瞬時(shí)切斷接地故障回路。
若過(guò)流保護(hù)達(dá)不到上述要求時(shí)，則采取漏電電流保護(hù)。
總結(jié)：高層建筑往往集多種功能于一體，其中工作人員、社會(huì)影響也較大，大樓供電的可靠性非常重要，也是高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，因此，在此方面的重視程度也要格外注意，只有科學(xué)的選用配電方案及選用柴油發(fā)電機(jī)才能有效的解決供電可靠行問(wèn)題。
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