浅谈现代高层建筑电气系统设计

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1、浅谈现代高层建筑电气系统设计华森建筑与工程设计顾问有限公司518000摘要：就高层建筑的负荷分级以及高、低压配电系统的框架设计进行分析，讨论了自发电以及应急电源的设计思路，重点论述了消防和照明的实施，并对新能源接入、防过电压侵袭等进行了探析，以提升高层建筑电气设计水平。关键词：高层建筑；电气设计；供电系统；防雷设计一、引言高层建筑的特点是楼层多、面积广、功能复杂、人员密集，因此其在用电方面的需求必然是大负荷、高供电可靠性、“苛刻”的用电安全性。鉴于此，一定要从各个方面来规范高层建筑的电气设计。笔者结合多年工作实践，就该课题进行全方位探析

2、，以期为提升高层建筑的电气设计水平而抛砖引玉。二、负荷分级及配电系统设计1.负荷分级将高层建筑的用电负荷按不同重要性进行分级，既是经济设计的需要,也是出于安全管理的考量。负荷分级主要要确定一级负荷。虽然不同的高层建筑用途不一，但其一级负荷的范围大致一致：即指消防用电、大楼管理中心计算机系统、安防及智能控制系统、应急照明、生活给水系统、客梯、排污泵、航空障碍照明等。一级负荷级要求有两个独立电源供电，且每个电源能承担全部负荷。这样就能确定高层建筑的中低压配电系统的大致框架。2.中压供电方式的确立主要指供电电压等级的选择、主接线形式的选择等。

3、一般来说，高层建筑的电源构建应遵循以下原则：1）进线至少两路，且相互独立，最好是来自不同区域（如不同220kV变电所下辖的110kV变电所）。2）电源电压等级宜选择10kV，周围有20kV电源点也可考虑20kV,但前提是两个20kV电源分属不同变电所。进线最好为专线。3）需要配设柴油发电机作为应急电源，柴油发电机的类型与建筑高度相匹配。4）两路进线电源应同吋使用，并互为备用。当其中一路故障或检修，另一路应能保证所有二级及以上负荷的用电。5）供配电系统总体结构宜采用主配电所一分配电所结构，保护设在主站，分站进线配负荷开关。主配电所的主接线

4、用单母线分段，并以放射式引至各分配电所。配电级数不能多于两级。6）主配电所可设在地下1层或首层，分配电所应靠近负荷中心，可设在避难层、顶层等处。所旮配电所不座设在奋伸缩缝、沉降缝以及漏水危险的地方。分配电所变压器容量不宜超lOOOkVA。7）条件允许，应当设电缆夹层（高度在1.8m〜3.2m）。低压无功补偿要求功率因数达到0.90。8）除了配置常规的电流保护之外，还应根据变电所侧中性点接地方式情况考虑是否需要零序保护。如浙江某地全境推进20kV改造，苏电网接地采用经小电阻接地，这样，该境内的高层建筑主配电所成设置零序速断保护，信号接人事

5、故信号冋路。9）高压部分（即10kV部分）宜采用集中控制方式并集中监视，主配电所采用直流操作电源。1.低压供电方式框架1）低压配电系统结构一般为三级配电方式，即总配电、区域配电和终端配电。三级之间的动作次序通过保护选择性来保证。2）对于水泵、电梯等单台容量较大的负载，应采用放射式配电；对于办公、商业等负载，采用树干式配电；对于消防负载，应采用双回路末级自动切换或双电源供电。3）低压配电系统主接线可选两类；a.单母线分段+—段应急母线：两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器；宜设置一段应急母线段，为应急负荷和备用负荷供电。市电与发电

6、机之间采用机械、电气连锁。b.单母线分段+二段应急母线：两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器；应急母线段由市电/备用（应急）发电机供电，市电与发电机之间采用机械电气连锁。宜设置两段应急母线，一段用于应急负荷供电，一段用于备用负荷供电。4）关于布线系统：a.宜设置独立竖井；b.尽量不用穿刺线夹接线方式；c.分设应急桥架与普通桥架。三、自发电和应急电源设计公用电网不可避免会有故障或检修，因此高层建筑的自发电及应急电源建设非常重要。从安全角度出发，高层建筑的自发电和应急电源应采用柴油作动力。柴汕发电机的额定输出电压（分400V和10k

7、V）根据供电半径、负荷大小、单台电动机最大启动容量等因素综合考虑。柴油发电机可设置在地下1层或首层，不能设置在避难层和顶层，其单台最人容量不得大于1600kW,机组负荷率宜为75%o市电与发电机转换用的ATSE要求：4极、PC级、三位式，ATSE与其之前的短路保护器有可靠配合。应急电源容量按维持lOmin考虑。四、谐波治理高层建筑的谐波主要为3次谐波和5次谐波。其中，3次谐波源是那些2脉冲装置，如显示器、UPS、节能灯等；5次谐波是带变频设备的电器（如电水泵、空调等）。关于谐波的抑制：a.按XL=14%的要求在低压配电枳设置调谐滤波电容

8、器组；b.在中心机房、电信机房等处设置专用源滤波器，以实现对谐波的动态五、照明设计1）照明设计应遵循节能原则。为此要做到：a.结合建筑物结构进行灯光布置，要求尽量使用自然光；b.电线排布合理，导线截面选择科