1、浅析高层建筑供配电系统中的故障和对策摘 要 随着城市的发展，高层建筑越来越多。在建筑过程中，安全不可忽视。所以，要根据高层建筑的结构特点为其构建安全合理的供配电系统。本文阐述了高层建筑供配电系统的主要特点、所存在的问题和解决方案。 关键词 高层建筑 供配电系统 消防电源中图分类号：TU208文献标识码： A随着社会经济的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，高层建筑已成为各大城市中一道亮丽的风景线，尤其是在繁华的地段。我国自 2005 年起，规定超过 10 层的住宅建筑和超过 24 m 高的其他民用建筑为高层建筑，高层建筑根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度分为一类高层建筑和二类高层建筑(参
2、见高层民用建筑设计防火规范GB50045-95)。高层建筑的重要性决定了它对供配电系统的要求。如今的高层建筑集中了各种各样的现代化电气技术，所以可靠的供配电系统是高层建筑中不可缺少的一部分。一、 我国电网电压的等级新中国成立以前，我国的电力工业发展的比较缓慢，往往是由具体工程的情况来决定输配电线路的电压等级。电压等级多，极差偏小，而且其中还有一些非标准的电压等级。甚至在新中国成立初期，还存在着反复多样的中压电压等级。而如今，经济水平不断提高。为适应国民经济发展和电气制造工业的水平，由国家颁布制定的电力网电压等级主要有 0.22 kV、0.38 kV、3 kV、6kV、 10 kV、35 kV
3、、110 kV等 10 级。其中供电电压等级的选择应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位远景规划以及当地公共电网现状、发展规划及经济合理等因素考虑决定。高层民用建筑最常用的电压等级是0.22 /0.38 kV、10 kV。通常情况下，设备总容量在250kW及以下时，采用低压0.22 /0.38 kV供电，设备总容量大于250kW时，采用10 kV供电。二、 电力负荷及供电要求对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为三级1. 一级负荷中断供电会造成人员伤亡、造成重大的政治经济影响、给公共场所带来混乱的电力负荷称为一级负荷，对于国家重
4、要的交通枢纽、通讯枢纽、召开各种重大国事活动的会场、大型的会议中心、聚集大量国际活动的场所的一级负荷称为特别重要负荷。一类高层民用建筑中消防用电负荷均为一级负荷。一级负荷应该由两个电源供电，一个使用一个备用。即当一个电源发生故障，另一个电源不会同时受到损坏，还可以继续供电。一级负荷中的特别重要负荷关乎国家的稳定和发展，即不允许中断供电负荷，所以除了一用一备两个电源之外，还必须设置一个应急电源，以备不时之需。无论如何，都不能将其他负荷接入应急供电系统，一定要保证对特别重要负荷的供电。2. 二级负荷中断供电将造成很大经济损失或造成公共场所秩序混乱的电力负荷属于二级负荷，如省级的办公楼、高层住宅区等
5、的负荷，二类高层建筑的消防负荷等。二级负荷可采用两个电源供电。当使用中的电源发生故障时，启用备用电源。在负荷较小的地区，供电条件相对困难，二级负荷可以由一路 6kV 及以上的专用架空线或两根电缆（每根电缆能够承受100%二级负荷）进行供电。3. 三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷，称为三级负荷。三级负荷对供电电源没什么要求，国内一般为一路电源供电。但在可能的情况下，提高供电的可靠性也是好的。三、 高层建筑供配电系统的特点1. 可靠性目前，国内很多一类高层建筑都采用两路10 kV独立的电源（即上一级引自不同35 kV及以上变配电室）供电。也有些地区采用35kV独立的电源供电，两路电源互为
6、备用，以满足一级负荷供电的要求。当10 kV 电源引自上级同一变配电室不同母线段，不能满足一级负荷供电要求时，需设置柴油发电机，柴油发电机容量应满足所有一级负荷用电需求。二类高层建筑当获得10 kV两路独立电源有一定的困难时，可以采用一路专用线进行供电。如果有条件的话，也可以就近取得一处低压电源作为备用电源，以满足二级负荷供电要求两路市电和1台柴油发电机组成的供电系统概略图。两路电源供电系统概略图2. 高压深入负荷中心很多常见的高层建筑供电系统为了节省大量的电线、电缆，降低工程造价，都采用高压深入负荷中心、变压器进楼的方式。变电所的位置是根据符合分配的不同情况而确定的，一般将变电所设置在楼的底
7、层和楼层避难层。在我国，较多情况设置在地下室一层或地下二层但不能设置在最底层。3. 电器设备火灾的防护无论什么建筑，都得保证建筑物内人身安全。高层建筑供配电系统的电气设备一定要具有防止火灾的功能，以避免造成重大损失。设在建筑物内的变电所，不应采用油浸式变压器，而是采用具有防潮、防火、噪音小等特点的干式变压器和环氧树脂浇注式变压器，断路器一般会采用真空断路器或气体绝缘断路器。高压开关柜采用手式的，手车式结构的高压开关柜体积小、维修方便。4. 多混合式低压配电系统高层建筑属于新世纪的现代化建筑，所以它的特点也是多元化的。高层建筑供配电设计还有一个重要部分就是低压配电系统，低压配电系统的结构一般采用
8、放射式、树干式或者混合式。混合式多为楼层配电所使用，而且他们都采用插接式绝缘母线槽沿竖井垂直敷设。水平干线一般采用的是全塑电缆与竖井母线连接，每个分层配电箱前段都安装了总的保护装置，以提高配电的安全性和可靠性。配电干线的材料可以选择铝排、铜排、铜芯电缆、装配式母线等，这些都是国内外比较常见的设备材料。四、 目前存在的配电问题以及解决方案1. 消防联动电源问题（1）配电问题存在的安全隐患不容小觑如今部分消防联动电源，由于消防控制模块远离消防控制室，其电源引自附近插座或电井内正常动力电源，而不是专用的消防电源供电。一旦出现应用不当，便会出现火灾，直接消防用电设备电源的停电情况。最终，消防的设备便形
9、同虚设，火灾带来的损失可能会非常严重。（2）解决方案为了避免这种切断电源时消防设备也会跟着停电这一现象发生，减少火灾时不必要的损失，在每个防火分区电井内，设置双电源末端互投箱，提供消防应急电源。这样由于应急电源的特殊性，以确保其独立、可靠性。2. 消防水泵（1）部分消防水泵，从附近配电室进行双电源互投，引出一条主干线，并且没有采用各设备从配电室放射式供电的方式。如果主干线路发生故障，消防设备会全部失去电源，就无法达到预期的效果了。（2）解决方案。为确保消防用电满足规范要求。在进行设计及安装的过程中，采取合理的供电方法，例如在消防泵房内，设专用配电室，直接由建筑物内变电所不同母线段引两路电源，至
10、消防泵房专用配电室，并采用放射式供电。当消防泵房消防设备不多小于3台时，可由附近配电室两个总应急配电箱室（两个总箱引自变配电室不同母线段）至每个设备末端双电源互投箱，使得主、备用设备配电回路都处于独立状态。上述两种方案，均能保证消防电源的可靠性，但前者运用较为广泛。3. 消防联动设备问题（1）消防联动（如排烟风机、正压送风机等）配电箱内设备材料质量不足以符合使用需求，一旦发生火灾，就直接影响备用电源成为应急电源可塑性，供电就会因此而中断。等到消防人员来的时候再切换电源就为时已晚，会造成更严重的损失。 （2）解决方案：消防联动设备末端配电箱内应使用高质量的，双电源自动切换装置。该装置的保护电器应
11、起到防止其接通和分断短路电流的作用；在其控制电路中有防止转换至故障端的电气联锁环节；电源侧保护、馈出保护应具有全选择性，不会出现越级动作；还应考虑自启动等相应措施，以保证电源切换的可靠性。4.线路连接问题（1）导体连接不可靠导致接头发热、时通时断、间谐波造成绝缘损坏；线缆防机械损伤措施不到位造成断线或绝缘损坏；布线没有考虑散热环境，导致载流量下降及过负荷，加速绝缘老化；保护配置整定不当，起不到保护作用或造成越级跳闸、维修不当等因素均可能导致过电流、短路、断线、着火、爆炸等故障，影响供电的可靠性。（2）解决方案：设计、施工、运行管理只要认真执行现行国家标准、规范的规定，认真贯彻岗位责任制。以避免
12、低压配电系统自身原因造成的停电。五、 应该注意的事项（1）供配电系统的核心设备就是变压器，但是在运输和保存的过程中可能被损坏和受潮。所以在安装变压器之前，一定要进行严格检查。还需要做电器性能测试，决不能马虎了事。如果发现有不合格的地方，一定不能投入使用。要先进行处理，待合格后才能使用。所以在选择变压器时，对于经常处于备用状态的设备可以不作计算负荷的一部分。这样可以减少工程建设的投资以及变压器的损耗，对节约电能有着积极的意义。同时，变压器室应保持通风良好。（2）对于一些常用的插接式母线，一定要保持它们的干燥，万万不可让它们沾上水或砂浆等。一旦受潮使用时会容易发生危险，而且很难让它们恢复绝缘。在交
13、叉作业时应该特别注意这一点，不能大意，要避免产生不必要的疏漏。（3）对于各种预埋管路，一定要严格防止水和混凝土混进去。一旦将它们混在一起，就很难清理干净，从而导致无法穿线。有时难以清除就要将钢筋全都刨出来，不仅费时费力，还会破坏土建的结构。（4）保证避雷针、避雷线、避雷器等装置的可靠性。接地装置的外漏部分无折损，保证其连接的可靠性。（5）检查用户使用大功率用电器的一些情况，并指导其合理使用，严格禁止超负荷用电。（6）对长期停用后又恢复使用的主设备及其路线要提前检测其绝缘性，用钳流表检查负荷分配的平衡。电气控制箱的电路中各部连接点不能过热，要经常进行检查，同时也要避免接触器的电磁吸合铁芯或线圈过
14、热。（7）保证公共场所的楼梯通道和安全通道等用来疏散人员的地点的事故照明灯能正常使用。六、 结语城市的生产和消费的发展在不断提高，莫不致力于提高建筑的层数，使建筑看起来宏伟大气。当今社会，高层建筑已不少见，尤其是一些大城市的繁华地段，而且高层建筑也能带来明显的社会经济效益。同时，安全也是各大工程建造前首先要考虑的问题。在这个发达的社会电力是不可缺少的，如空调、电梯、电视等，没有了电一切会很不方便。所以各大建筑都要供电配电，这样在供配电过程中难免会出现一些问题。这个时候我们需要按照规定，一步一步地来解决。而且在安装过程中不可偷工减料，要按照程序实事求是的做好。本文阐述了高层建筑在供配电过程中可能
15、发生的问题以及解决的方案，还有一些注意事项。希望供配电技术越来越成熟，保证建筑的安全可靠性。这样才能更加保障人民的安全以及对生活的追求，国家也能不断进步、不断发展，继续走上繁荣之路。参考文献1戴绍基.建筑供配电技术M.北京:机械工业出版社,2009.2刘建荣.高层建筑设计与技术M.北京:中国建筑工业出版社,2005.3陆地.建筑供配电系统与照明技术M.北京:水利水电出版社,2011.4刘思亮.建筑供配电M.北京:中国建筑出版社,2008.1 kV 以上的电压称为高压，1 kV 以下的电压称为低压。还有三种常见的消防电源，分别是双电源高压单母线不分段供电、双电源高压单母线分段供电、三电源高压单母线分段供电。
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