【摘要】隨著城市規(guī)模的不斷擴大發(fā)展，人們對于居住條件及環(huán)境要求也愈發(fā)嚴格，使得高層建筑的數(shù)量不斷增加。對于高層建筑而言，實際占地面積大，且內(nèi)部建筑結構復雜，同時用電量也巨大。所以在進行高層建筑的用電總量確定的時候，需要綜合考量負荷的各方面特點，并結合實際情況使用需要系數(shù)及同期系數(shù)。
【關鍵詞】高層建筑；供電系統(tǒng)；負荷
1高層建筑用電負荷特點
在高層建筑中，一般需要結合此建筑的實際消防設施對用電要求及建筑中符合等級決定如何選擇供電電源。在中國的《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定中提及，對于高層民用建筑來說，要嚴格按照此建筑的使用范圍及性質(zhì)、火災帶來的危險及救火實際難度分為兩大類：①高層建筑中的消防設備用電，需要按照標準使用一級負荷進行供電。②按照消防設備用電使用二級負荷兩回路的要求進行供電需要。消防用電設備的兩個電源線路要自動切換的時候在末端一級配電箱處進行就可以。
2高層建筑用電負荷的基本分類
2.1保障型負荷。一般而言，保障型負荷就是指能夠維持居民正常生活及工作中的用電負荷量，例如在照明、交通運輸及其他生活用電上。保障型負荷的等級是需要按照建筑物的性質(zhì)進行設計的。2.2保安型負荷。保安型負荷是保證建筑物用電負荷的同時還要保證人身安全用電負荷，例如在消防控制中心、消防電梯等消防周邊設備用電負荷。一般這種負荷是要在特殊狀況下才能進行使用。比如在火災發(fā)生的時候，用電負荷可以立刻運行。這類的負荷等級是要按照防火規(guī)定進行確定的。2.3舒適型負荷。舒適型負荷是為人們建造相對舒適的生產(chǎn)生活環(huán)境的用電負荷。例如在空調(diào)制冷系統(tǒng)中使用的用電負荷。這類用電負荷具有較強的季節(jié)性，且量巨大。其等級和保障型負荷相同，都是要按照建筑性質(zhì)進行確定。
3高層建筑的電氣工程中供配電體系
現(xiàn)在眾多高層的建筑當中普遍使用的電源均為兩路獨立10kV的電源，兩路同時運行，相互作為備用。而且在使用中務必安裝柴油發(fā)電設備以此來保證應急時候使用，同時還要保證能夠在15s內(nèi)能夠?qū)㈦娔芗皶r供給并恢復使用，保證電梯、照明及消防設備等電源的用電正常。對于高壓對使用單母分段，能夠進行自行切換，互相為備用，低壓一般采用放射式體系，樓層的配電是混合式體系，低壓配電體系各級的開關，很多時候是采用空氣自動開關裝置，并對開關進行保護，在使用的時候需要注意設備配合。全部的電梯都需要采取兩路不一樣變壓器來將專用的電纜進線引出，于電梯機房末端的配電箱設置兩路電源自動切換的設備，互為備用。高層建筑的自然功率因素一般在0.8~0.85之間，按規(guī)定應補償?shù)?.9~0.95。
4高層民用建筑電氣設計要點
4.1高層建筑電力負荷計算。高層建筑的電力負荷一般可分為空調(diào)（40~50%），動力（20~25%），電氣照明（30~35%）等，由于空調(diào)負荷占比較大，空調(diào)設備一般都設置在大樓的地下室，首層或下部，供電變壓器的供電范圍大約為15~20層，可根據(jù)層高在大樓的上下中層設置電房。高層建筑的電力負荷需要通過計算才能得到準確的信息，一般會采用系數(shù)法和單位指標法兩種方法。在進行高層建筑物設計時，是要根據(jù)圖文設計階段進行負荷計算，目前來說比較實用的方法是單位指標法，它是根據(jù)高層建筑中所使用的變壓器，根據(jù)變壓器的變化情況來進行計算建筑的負荷率還有容量，然后可以推算出同類建筑物中電負荷的情況。經(jīng)驗不夠以及研究不足帶來的誤差就可以很完美的避免掉，要想讓高層建筑的用電系統(tǒng)達到更加安全、合理化，高層的用電指標跟用電系數(shù)之間的測評是不可缺少也是不可忽視的。4.2照明設計要點。對照明節(jié)能設計而言，其主要指的是在確保照明的質(zhì)量前提下，來對于照明電路當中能量損失實施一定程度降低，而且能夠有效達成能量運用的最大化目地。通常狀況下，其主要是涵蓋了下面兩類：①照明措施選取：應對于自然光進行充分運用，這是照明能耗得到節(jié)約的關鍵措施之一，就是電氣設計工作人員應該盡可能考慮到人工照明以及自然光充分的結合，進而在非常大程度上使照明電能得到節(jié)約；②選取合理光源：最根本準則是應當依照不一樣場地來選取不一樣光源。選取適當照明措施以及設備也是一類可行節(jié)約電能措施。
4.3防雷與接地的設計。對于高層民用建筑來說，做好防雷工作對于確保建筑物的安全有著重要的作用，圖1是施工現(xiàn)場的避雷網(wǎng)施工。一方面，要在高層民用建筑的層間設置一定數(shù)量的避雷帶以及均壓環(huán)。這樣一來，不僅可以有效地避免直雷擊對于建筑的危害，同時還可以避免側雷擊對于建筑物的危害。另一方面，要對高層民用建筑獨立的避雷針設計以及避雷網(wǎng)的設計工作引起重視。對于防雷等級為第一類的建筑物來說，避雷網(wǎng)的網(wǎng)格邊長要大于5m；對于第二類防雷建筑來說，建筑避雷網(wǎng)網(wǎng)格的邊長要控制在10m左右。對于電阻的沖擊來說，要確保在10Ω以下。同時，其還要與民用建筑屋頂?shù)谋芾拙W(wǎng)進行連接，確保高層建筑的避雷效果。在進行防雷設計計算時，建筑物年雷擊次數(shù)的經(jīng)驗公式為N=0.024K1.3TdAe。其中，K為校正系數(shù)，一般取1；Td為年平均雷暴日；Ae代表建筑物等效面積。當建筑物低于100m時，按照下式（1）計算，當建筑物高度超過100m時，按照下式（2）計算。
5環(huán)球國際廣場案例
5.1工程簡介。佛山環(huán)球國際廣場總高約208m，地下3層，地上51層，是一幢集高檔商業(yè)、休閑娛樂、高品質(zhì)寫字樓，全裝修公寓和五星級酒店為一體的現(xiàn)代化、綜合性地標建筑。電源：2路10kV，同時工作，互為備用變壓器總容量：9700kVA單位容量。
5.2供電方案設計。本系統(tǒng)分一個中心變電所和兩個分變電所（其中公寓及酒店變電所位于22層），其中中心變電所除供1~3#變壓器用電外，另外引電源至兩個分變電所，為分變電所提供電源；10kV外線電源分別用兩回路三芯400mm2從城西站和百花站引至中心變電所，雙回路三芯400電纜同時供電，當某一路電源故障，自動斷開該路電源對應的進線開關，再合母聯(lián)開關，由另一路電源負擔剩余全部負荷；為保證可靠供電及便于日后母線檢修維護，中心變電所，高區(qū)酒店及公寓變電所，空調(diào)變電所10kV系統(tǒng)均采用雙電源單母線分段并且聯(lián)鎖自投的方式。為了滿足高層建筑中供電的需求，盡可能地把供電系統(tǒng)融入到各個工程的負荷中，高層建筑的配變電所的位置-般是設置在建筑的主體與地下。高層建筑中對變電所的要求更為嚴格，通常是分布在建筑的頂層與中層。分層的設計可以很好的避免火災發(fā)生的情況，由于環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器有隔熱、噪聲小、體積。小的特點，高層建筑中都會選擇這樣的變壓器。在此之前必須根據(jù)負荷特點、所需電容量等方面、要結合建筑物的綜合情況來進行選擇合適的變壓器。
5.3主要設備的選型。
5.3.1高壓開關柜。一般采用KYN金屬鎧裝中置抽出式開關柜，用于高層建筑的開關有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6開關和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術陳舊，SF6開關尺寸數(shù)大，氣體具有毒性，故目前10kV真空斷路器應用的較為普遍。如ABB公司的VD4真空開關，施耐德公司的Evolis真空開關等.高壓柜采用JTWN-LDC-70A-FR01-2×2D分布式光纖溫度監(jiān)測系編統(tǒng)，監(jiān)測動靜觸頭及進出線電纜的溫度并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊斜O(jiān)測中心實現(xiàn)遙信遙測。
5.3.2電力變壓器。根據(jù)消防要求和標準，在建筑物的主樓內(nèi)是不能夠使用大容量油浸電力變壓器的。而在高層建筑中，多使用干式變壓器。很多時候為了降低變壓器的使用數(shù)量，對于單臺變壓器容量的選擇上，多使用大于1000kVA的。同時為了更好地減少低壓側，對于變壓器的型號選擇上，多采取短路電流。在其正常解列運行的時候，在其中間設置開關。
5.3.3低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的低壓配電屏也有引進技術做成抽屜式結構的，其中有的（如多米諾組合式開關柜等）主要技術指標已達國際先進水平。低壓配電屏多采用自動空氣開關出線。當配電變壓器的容量為1600kVA時，低壓母線上的短路容量已超過40kA，目前國內(nèi)已能提供這樣大容量的產(chǎn)品（如多米諾組合式開關柜和YDS型抽出式／混合式低壓開關柜等）。低壓斷路器現(xiàn)在有兩類：框架式和塑殼型。框架式低壓斷路器分二個檔次。一般型：帶有三段保護特性，具有選擇性保護功能，正面手柄操作，可固定式、抽出式安裝，分斷能力較高，價格便宜。如DW15和DW17、AH、AE等。高性能型。帶各種保護功能脫扣器，包括智能化脫扣器，可實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡通信，分斷能力高，零飛弧、小型化，附件齊全，結構模塊化，采用整體框塑結構，外形美觀。如DW45、AE－SS、M、F等。塑殼開關總體上具有小型化、高分斷、多功能、模塊化、附件齊全等特點。產(chǎn)品有施耐德公司的NS系列；ABB公司的S系列；國產(chǎn)的S系列。由于近年發(fā)展，國產(chǎn)在3200A及以下的斷路器已和國外的產(chǎn)品性能相接近，從經(jīng)濟角度考慮，應優(yōu)先選用國產(chǎn)斷路器。用DW45做主開關，S系列做出線開關。
5.3.4母線槽和電纜。對于插接式絕緣母線槽而言，其具備較多的特點和優(yōu)勢，比如其可靠性能強、容量大且線槽內(nèi)部結構緊湊，以及后續(xù)養(yǎng)護便捷等。在很多國外的高層建筑中，這種絕緣母線槽已經(jīng)完全代替了電纜豎井。電纜必須注重防火，根據(jù)需要可選用阻燃或防火電纜.現(xiàn)時YJV型的交聯(lián)聚乙烯電纜以及VV型聚氯乙烯電纜，為項目建設當中所普遍選取兩類電纜類型。YJV型的交聯(lián)電纜和VV型電纜進行比較，雖說價格稍微貴一點，不過有著重量輕、外徑較小、壽命較長以及載流量較大的多個明顯長處，YJV型電纜壽命可長達40年，但是VV型的電纜僅是20年，所以在項目設計當中應當盡可能選取YJV型的交聯(lián)聚乙烯電纜，將VV型的聚氯乙烯電纜逐漸淘汰掉。
6結束語
在高層建筑中，所需的相應負荷比較大，要做好電氣工程的各項設計，做好線路的選擇、做好防火措施，實現(xiàn)安全可靠合理的節(jié)能用電，要對供電系統(tǒng)的設計方案反復推敲，確保整個系統(tǒng)可以安全的運行。
參考文獻
[1]俞力.高層建筑電氣設計的主要內(nèi)容及有關問題[J].中華民居（下旬刊），2014（09）：74~75.
[2]王宏偉.高層建筑電氣設計中低壓配電系統(tǒng)安全性探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（22）：222.
[3]張文娟，劉海霞.高層建筑中電氣設計的要點分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2014（02）：109+111.
