摘 要：传统建筑物的供配电系统设计已不能适应现代高层建筑及社会的可持续发展的要求。该文提出供配电系统的设计原则与要点，指出节能设计的注意事项，并给出了导线及电气设备的选择，同时认为现代高层建筑的供配电系统设计应秉承“安全用电一体化”及节能的原则，根据用电负荷的种类、性质确定负荷等级。
关键词：高层建筑 供配电系统 电气设备 能耗
中图分类号：TU972 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0109-02
随着我国的工业与城市化建设的发展，人民生活水平不断提高，高层建筑在大中城市中成为主要的建筑形式[1]。在高层建筑可持续建设发展中，绿色环保的设计理念跨越了建筑物本体，追求人类生存目标的优化[2]。建筑电气的设计自然要适应现代建筑的要求，正面各种问题域挑战。而供配电系统的设计直接影响建筑的安全与整个电力系统的正常运行[3-4]，因而设计时不仅要考虑到各用电要素，而且在充分满足当前电力系统的需求的前提下，还要着眼节能环保及长远的建设与发展。
1 供配电系统的设计原则与要点
（1）全面细致地了解高层建筑中的各个工程特点，制定出科学的供配电方案，切实保证供电系统的安全可靠。无疑，安全性是设计的首要要素，要严格按照相关规范执行，并选择合理的保护方法。（2）导线的型号和截面、电气设备的规格及型号的设计与选择是以用电负荷量的统计为参考。（3）供电的可靠性设计就是要防止供电中断导致可能产生的生活困难、经济纠纷、人身安全和设备的受损等问题的出现。（4）设计中要充分考虑电能质量的优劣，而这会直接影响供电系统的安全运行与电力设备的寿命。（5）设计中自然要考虑使用性与经濟性的要求，也就是说，在保证供配电系统安全可靠运行的前提下，尽量减少基础电气部分的投资、管理费用及年运行费用。（6）设计中要考虑供配电系统的未来发展与扩建的可能性，尤其要注意电压等级、设备容量、安装场地等的扩容。
2 供配电系统的节能设计要点
（1）相同电压等级的供电系统的变配电级数≯2级，以降低电能损耗。（2）变电所的建设应接近负荷中心，低压配电间在电气竖井附近；供电网络设计合理；低压供电半径≤200 m，以减少线路电压损失。（3）根据电力负荷具体情况选择变压器的台数和容量，保证在高效低耗区内。（4）合理选择供电电压、电缆与导线截面，并提高供配电系统的功率因素，以降低电能损耗。
3 照明供电的方式与电压选择
照明供电一般有一级负荷电源、二级照明负荷电源、三级照明负荷电源3种方式。其中，对一级负荷电源而言，一旦出现故障，停止供电，所造成的影响将难以估计与弥补，因而为防止此类事故的影响，一般设计双电源供电；对于二级照明负荷电源而言，要求供电电源连续可靠，不中断，设计中既可以采用双电源供电，也可以采用单电源供电，但需要注意的是应对变压器和线路进行备份，使得供电中断后可迅速恢复；对三级照明负荷电源而言，通常采用单电源供电设计。照明供电的电压选择是：照明网络电压损失不能低于国家标准与规范要求值；普通照明一般采用380/220V三相四线制系统，供电额定电压为220V；触电危险性较高的场所，为防止人身伤亡事故的发生，无论是局部照明还是手提式照明，设计上均要求≤36V。
4 导线的选择
常用的有架空线、电缆和低压绝缘导线这3种。各类导线选择的原则[6]是：（1）发热原则。KQIzl>Ijs式中，KQ为温度校正系数，Izl为允许载流量（A），Ijs为系统计算电流（A）。（2）电压损失原则。ΔU%=1/（10UN2）×（∑PR+∑QX=100∑pl/CS=εJ<5%UN式中：UN为系统额定电压（kV），P为有功负荷（kW），Q为无功负荷（kVar），R为导线电阻（Ω），X为导线电抗（Ω），C为计算系数，S为导线截面（mm2），ε为导线单位负荷矩电压损失百分值，J为系统负荷矩（KMA，KWM， MWKM）。（3）机械强度校验。S>Sjmin式中：S为导线截面（mm2），Sjmin为允许最小截面（mm2）。（4）经济电流密度。S=Ijs/Ij式中：S为导线截面（mm2），Ijs为系统计算电流（A），Ij为经济电流密度（A/mm2）。（5）热校验。Smin=I∞/K式中：Smin为导线热稳允许最小截面（mm2），I∞为短路电流稳定值（kA），ti为短路电流假想持续时间（s）；K为导线热稳系数。
5 电气设备的选择
5.1 变压器的选择
对变压器的选择应首选干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器，目前在住宅小区变电站中广泛使用的是干式变压器（结构简单、安装和维修便利、防火阻燃）。需要注意的是，在南方潮湿地区，不宜采用气体绝缘干式变压器，这是由于其绝缘水平会因为潮湿而导致严重下降，影响正常运行。当单台变压器油量≥100kg，就要设置单独的变压器室。节能型变压器有“9、10、11”型等系列油浸变压器和“9、10”型等系列干式变压器，其中又有叠铁芯、卷铁芯和非晶合金铁芯之分，建议生产、推广卷铁芯配电变压器和非晶合金变压器，它们更为节能环保。
5.2 低压断路器的选择
对低压断路器的选择一般满足以下几点，即电流发热原则、与导线及系统的级间配合原则、与系统启动配合及灵敏度原则、灭弧校验原则、级间配合原则。具体的如公共区域动力箱电源进线处低压断路器的选择、客梯配电箱电源进线处低压断路器的选择、消防梯配电箱电源进线处低压断路器的选择、屋面风机配电箱电源进线处低压断路器的选择、地下一层排烟风机配电箱电源进线处低压断路器的选择、地下一层消防潜污泵电源进线处低压断路器的选择、地下一层送风机电源进线处低压断路器的选择、层配电箱 AW电源进线处低压断路器的选择、户箱电源进线处低压断路器的选择、照明回路低压断路器的选择、空调及普通插座、厨房插座、卫生间插座回路低压断路器的选择、楼梯间、前室、配电小间照明配电箱电源进线处低压断路器的选择、楼梯间照明配电箱电源进线处低压断路器的选择等。
5.3 配电箱、开关、插座的设置
配电箱是按按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装置。其主要作用有提示工作状态，按要求接通、切断电路，故障报警，调整电气参数等。为便于整个设计和施工，一般选用通用的标准配电箱。面板、开关和插座是电气系统的终端设备，也是使用效率最高的设备，还是常见的安全隐患问题设备，因而对其选择直接影响着正常的生产与生活。
6 结语
现代高层建筑的供配电系统设计应秉承“安全用电一体化”及节能的原则，根据用电负荷的种类、性质确定负荷等级。导线的选择可根据系统的计算数据和供配电方案来进行。变压器、低压断路器、配电箱、开关、面板、插座的合理选择，直接影响整个电力系统的安全与能耗。
参考文献
[1]何培玉.关于高层建筑安全管理及风险控制的研究[D].郑州：郑州大学，2016.
[2]田建红.智能小区建筑电气工程设计与实践[D].成都：西南交通大学，2012.
[3]赵小惠，王恒.高层建筑火灾初期人员疏散策略研究[J].徐州工程学院学报：自然科学版，2016（4）：27-32.
