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浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计

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随着我国经济社会的快速发展,大量民用高层建筑不断建成并投入使用。在这些民用高层建筑中,由于机电设备种类较多,用电负荷较大,对供电的安全性以及可靠性等方面的提出了更高的要求。供配电系统设计作为民用建筑电气设计的重要组成部分,设计质量的优劣在很大程度上会对民用高层建筑电气系统的运行产生直接的影响。正是在这个意义上,我们必须高度重视民用高层建筑供配电系统的设计,确保其能安全稳定运行,保护好人民的生命财产安全。

随着我国经济社会的快速发展,大量民用高层建筑不断建成并投入使用。在这些民用高层建筑中,由于机电设备种类较多,用电负荷较大,对供电的安全性以及可靠性等方面的提出了更高的要求。供配电系统设计作为民用建筑电气设计的重要组成部分,设计质量的优劣在很大程度上会对民用高层建筑电气系统的运行产生直接的影响。正是在这个意义上,我们必须高度重视民用高层建筑供配电系统的设计,确保其能安全稳定运行,保护好人民的生命财产安全。
一、我国民用高层建筑供配电系统的主要内容
工业建筑或其它建筑类型相比,民用高层建筑有着自身的显著特点。首先,使用人员较为密集。民用高层建筑由于建筑体较高,建筑及使用面积大,因此,可以容纳较多人员。其次,民用高层建筑功能多样化。
在现代社会中,很多民用高层建筑具有非常多的功能,往往集办公、娱乐以及商业等于一身,体现出多元化倾向。再次,民用高层建筑的配套电气设备多。由于建筑具有较多功能,因此必须考虑到使用以及安全等方面的需要,包括消防、空调等专业化需求以及与日常管理维护所需电气设备等。最后,民用高层建筑内部装饰复杂。由于需要满足多种使用功能,所以民用高层建筑的装修标准高、装饰程序复杂,这样才能充分满足日常生活的需要。但是,由于这类建筑中人员密集、设备较多以及经常开展各种商业性活动等,这又易于造成较大的火灾或者其他安全隐患,因此必须充分考虑到消防以及安全维护等的需要。具体来说,民用高层建筑供配电系统设计主要包括以下内容:
(一)供配电系统必须安全可靠,充分满足各种特殊情况的需要。
对于民用高层建筑来说,由于属于人员密集场所,因此,供配电系统的可靠性、安全性与人员以及机器设备的安全状况等紧密相关。如果供配电系统缺乏安全可靠性,就易于造成严重的安全隐患。所以,为了避免各种安全事故的发生,民用高层建筑必须高度重视供配电系统设计的可靠性与安全性。同时,在现实生活中,由于民用高层建筑的各类电气设备多,用电负荷较大,因此必须要充分考虑特殊情况,确保供配电系统正常运转。所以,为了充分保证供配电的可靠性以及工作人员及电气设备的安全,应当取两路或两路以上的独立电源进行供电,并设置柴油发电机组作为应急电源。当采用柴油发电机、EPS作应急电源时,其容量应满足消防设备持续运行时间的要求。在此值得一提的是EPS应急电源装置的初装容量应保证蓄电池组在更换之前的任意时间内都能满足消防设备持续运行时间的要求。
(二)采取有效措施满足电气设备对于质量的要求。
对于民用高层建筑物来说,由于楼层较高,供配电线路长,线路损耗以及电压损失较大,因此,在对供配电系统进行设计的时候,配电变压器应当根据实际情况进行分层布置,确保供配电的安全。同时,对于所选用的设备、元件以及电气材料应当确保符合国家相关规定和使用标准,做到安全可靠。
(三)供配电系统在使用中必须简单可靠,易于操作,并且检修方便。
在供配电系统设计中,必须做到正常工作电源与柴油发电机组的应急电源可以自成系统,独立配电。这样就可以确保万一发生事故时,能够自动切换,确保供配电系统的安全可靠。要做到即使在发生火灾等特殊情况下,消防设备也能够由应急电源提供连续稳定的用电保障。同时,从安全角度考虑,低压配电级数不宜设置过多。
(四)供配电设备的设置应当科学合理。
一般来说,民用高层建筑的地下有两层,配电室机房应当放置在地下一层,这主要是从维护设备性能的角度进行考虑的,这样做不仅有助于电气设备的通风冷却,而且也可以与其他电气设备共用运输通道。同时,楼层配电室要设在电气竖井内,而且配电箱与电缆应当安装在竖井的不同侧面。另一方面,供配电系统的网络设计也应当合理科学。由于民用高层建筑的低压配电网络多采用混合式配电系统,因此应当根据电压负荷大小以及楼层情况,采用不同结构的配电系统。
二、民用高层建筑供配电设计应遵循的基本原则
由于民用高层建筑的特殊性,因此,在对民用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:
(一)可靠性原则。在民用高层建筑中,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。
(二)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。
(三)保障安全性原则。在民用高层建筑中,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。
三、民用高层建筑供配电设计的基本思路
民用高层建筑供配电系统设计的主要目的,就是要采取科学有效的技术手段,充分满足各种电气设备的用电需求,确保供电设备及其性能的安全性与可靠性。因此,在设计的过程中,为保障民用建筑中电气设备的安全运行,必须要在把握供配电设备性能的基础上,对电气设备以及其线路的运行及其维护提供可靠的安全保障,及时防范和化解安全风险及电气事故的发生。
(一)根据供电需要计算电力负荷。在现实生活中,由于电力负荷事故所造成损失及社会影响的程度不同,一般将电力负荷分为一、二、三等级别。一般来说,造成的影响越大,损失程度越高,对供电可靠性的要求就更加严格。根据《民用建筑电气设计规范》等相关文件的要求,电力负荷等级要根据高层建筑的性质、规模以及当地供电实际等情况,综合确定民用高层建筑的电力等级、电源回路数以及是否设置自备电源等。
根据相关要求,一级负荷应当安排两个独立电源保障供电,并且有一个电源可以持续供电。对于特别重要的电力负荷,应当考虑到在一个电源系统因为检修或者发生故障情况下,另一电源系统也由于故障等原因不能提供电力供应的特殊状况,因此除以上两个电源之外,还应当增设应急电源,防止意外事故的发生。而应急电源系统的设置必须要考虑到电网的条件以及负荷所允许中断供电的时间等因素,应当选择采用独立发电机组,只有这样才可以不间断提供电源。对于二级负荷的供电系统来说,应当在变压器以及线路出现故障情况下不能中断供电,即使在供电中断之后也能及时恢复供电。可参考图一:负荷分组方案。
(二)综合考察并确定供电电压。民用高层建筑供配电系统的正常运行与供电电压之间存在着紧密联系,而供电电压主要取决于电力负荷、供电距离以及供电线路的回路数等因素。在一般情况下,有些高层建筑没有特别重要的电力负荷,且一级负荷容量较小,可以采用两路电网电源供电或者一路电网电源加应急发电机组供电的方式提供电力。供电电源采用独立的10kv高压电源,由电网电源引入民用建筑开关房。低压配电电压采用380/220V,设置柴油发电机,以确保消防设备用电。如果对用电负荷有特殊要求时,可以由柴油发电机组提供电力保障。
(三)科学确定高压供配电系统的设计。对于民用高层建筑的供配电系统来说,一般包括高压供配电系统和低压供配电系统。而设计高层建筑的供配电系统,不仅要考虑技术因素和规范要求等因素,而且要充分研究日常使用以及管理维护等方面的需要。
民用高层建筑应当充分考虑从电网获取电力供应。在通常情况下,住宅区的高压配电,一般按照总建筑面积等确定配电所,以提供有效的电力保障和电力供应。而对于单体建筑面积较大用电负荷相对分散的大型民用建筑或者高层建筑来说,可以考虑采取多台变压器分散配置的方式来解决。在那些民用高层建筑中,除了底层以及地下层之外,也可以在电力负荷比较集中的中间楼层以及建筑物顶层设置变压器。而对于那些用电负荷特别大,对供电可靠性要求较高的民用高层建筑,也可以采用双电源同时工作的方式进行设计安排。
(四)根据现实需要合理设计低压配电系统的设计。在日常使用的过程中,低压配电系统主要承担着分配电源的功能,在维护和提高变压器的运行效能,提供应急供电保障等方面发挥着重要作用。因此,在对民用高层建筑低压配电系统进行设计的过程中,不仅要考虑满足负荷条件下正常用电的需要,而且要在发生各种故障的情况下,可以持续提供电力保障。可见,民用高层建筑的低压配电系统,应着眼于满足管理、供电及可靠性等方面的要求。
在特殊情况下,为了避免安全事故的发生,及时解决电力供应中出现的各种问题,还要设置应急电源。在一般情况下,民用高层建筑会选择使用柴油发电机组作应急电源,以进一步提高供电的可靠性及安全性。当电网供电中断时,柴油发电机组可以快速启动,在15s内正常带负荷运行,及时恢复电力供应。当电网供电恢复时,柴油机组快速退出工作并延时停机。
四、结论
当前,随着社会经济的快速发展,人们对于民用高层建筑的供配电系统更加重视,对供配电的安全性与可靠性等提出了更高的要求。因此,在进行民用高层建筑供配电设计的过程中,应当结合电力供应、建筑物规模以及人们电力需求等因素制定出科学合理的解决方案。在设计以及建设的过程中,工程设计及施工人员应当遵循可靠性、简洁性以及保障安全性等原则,只有这样,才能设计出安全科学的民用建筑供配电系统,充分满足人们现实生活的需求。
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