1、淺析高層建筑供配電系統中的故障和對策摘 要 隨著城市的發展，高層建筑越來越多。在建筑過程中，安全不可忽視。所以，要根據高層建筑的結構特點為其構建安全合理的供配電系統。本文闡述了高層建筑供配電系統的主要特點、所存在的問題和解決方案。 關鍵詞 高層建筑 供配電系統 消防電源中圖分類號：TU208文獻標識碼： A隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平逐漸提高，高層建筑已成為各大城市中一道亮麗的風景線，尤其是在繁華的地段。我國自 2005 年起，規定超過 10 層的住宅建筑和超過 24 m 高的其他民用建筑為高層建筑，高層建筑根據其使用性質、火災危險性、疏散和撲救難度分為一類高層建筑和二類高層建筑(參
2、見高層民用建筑設計防火規范GB50045-95)。高層建筑的重要性決定了它對供配電系統的要求。如今的高層建筑集中了各種各樣的現代化電氣技術，所以可靠的供配電系統是高層建筑中不可缺少的一部分。一、 我國電網電壓的等級新中國成立以前，我國的電力工業發展的比較緩慢，往往是由具體工程的情況來決定輸配電線路的電壓等級。電壓等級多，極差偏小，而且其中還有一些非標準的電壓等級。甚至在新中國成立初期，還存在著反復多樣的中壓電壓等級。而如今，經濟水平不斷提高。為適應國民經濟發展和電氣制造工業的水平，由國家頒布制定的電力網電壓等級主要有 0.22 kV、0.38 kV、3 kV、6kV、 10 kV、35 kV
3、、110 kV等 10 級。其中供電電壓等級的選擇應從用電容量、用電設備特性、供電距離、供電線路的回路數、用電單位遠景規劃以及當地公共電網現狀、發展規劃及經濟合理等因素考慮決定。高層民用建筑最常用的電壓等級是0.22 /0.38 kV、10 kV。通常情況下，設備總容量在250kW及以下時，采用低壓0.22 /0.38 kV供電，設備總容量大于250kW時，采用10 kV供電。二、 電力負荷及供電要求對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失或影響程度，電力負荷分為三級1. 一級負荷中斷供電會造成人員傷亡、造成重大的政治經濟影響、給公共場所帶來混亂的電力負荷稱為一級負荷，對于國家重
4、要的交通樞紐、通訊樞紐、召開各種重大國事活動的會場、大型的會議中心、聚集大量國際活動的場所的一級負荷稱為特別重要負荷。一類高層民用建筑中消防用電負荷均為一級負荷。一級負荷應該由兩個電源供電，一個使用一個備用。即當一個電源發生故障，另一個電源不會同時受到損壞，還可以繼續供電。一級負荷中的特別重要負荷關乎國家的穩定和發展，即不允許中斷供電負荷，所以除了一用一備兩個電源之外，還必須設置一個應急電源，以備不時之需。無論如何，都不能將其他負荷接入應急供電系統，一定要保證對特別重要負荷的供電。2. 二級負荷中斷供電將造成很大經濟損失或造成公共場所秩序混亂的電力負荷屬于二級負荷，如省級的辦公樓、高層住宅區等
5、的負荷，二類高層建筑的消防負荷等。二級負荷可采用兩個電源供電。當使用中的電源發生故障時，啟用備用電源。在負荷較小的地區，供電條件相對困難，二級負荷可以由一路 6kV 及以上的專用架空線或兩根電纜（每根電纜能夠承受100%二級負荷）進行供電。3. 三級負荷不屬于一級負荷和二級負荷的電力負荷，稱為三級負荷。三級負荷對供電電源沒什么要求，國內一般為一路電源供電。但在可能的情況下，提高供電的可靠性也是好的。三、 高層建筑供配電系統的特點1. 可靠性目前，國內很多一類高層建筑都采用兩路10 kV獨立的電源（即上一級引自不同35 kV及以上變配電室）供電。也有些地區采用35kV獨立的電源供電，兩路電源互為
6、備用，以滿足一級負荷供電的要求。當10 kV 電源引自上級同一變配電室不同母線段，不能滿足一級負荷供電要求時，需設置柴油發電機，柴油發電機容量應滿足所有一級負荷用電需求。二類高層建筑當獲得10 kV兩路獨立電源有一定的困難時，可以采用一路專用線進行供電。如果有條件的話，也可以就近取得一處低壓電源作為備用電源，以滿足二級負荷供電要求兩路市電和1臺柴油發電機組成的供電系統概略圖。兩路電源供電系統概略圖2. 高壓深入負荷中心很多常見的高層建筑供電系統為了節省大量的電線、電纜，降低工程造價，都采用高壓深入負荷中心、變壓器進樓的方式。變電所的位置是根據符合分配的不同情況而確定的，一般將變電所設置在樓的底
7、層和樓層避難層。在我國，較多情況設置在地下室一層或地下二層但不能設置在最底層。3. 電器設備火災的防護無論什么建筑，都得保證建筑物內人身安全。高層建筑供配電系統的電氣設備一定要具有防止火災的功能，以避免造成重大損失。設在建筑物內的變電所，不應采用油浸式變壓器，而是采用具有防潮、防火、噪音小等特點的干式變壓器和環氧樹脂澆注式變壓器，斷路器一般會采用真空斷路器或氣體絕緣斷路器。高壓開關柜采用手式的，手車式結構的高壓開關柜體積小、維修方便。4. 多混合式低壓配電系統高層建筑屬于新世紀的現代化建筑，所以它的特點也是多元化的。高層建筑供配電設計還有一個重要部分就是低壓配電系統，低壓配電系統的結構一般采用
8、放射式、樹干式或者混合式。混合式多為樓層配電所使用，而且他們都采用插接式絕緣母線槽沿豎井垂直敷設。水平干線一般采用的是全塑電纜與豎井母線連接，每個分層配電箱前段都安裝了總的保護裝置，以提高配電的安全性和可靠性。配電干線的材料可以選擇鋁排、銅排、銅芯電纜、裝配式母線等，這些都是國內外比較常見的設備材料。四、 目前存在的配電問題以及解決方案1. 消防聯動電源問題（1）配電問題存在的安全隱患不容小覷如今部分消防聯動電源，由于消防控制模塊遠離消防控制室，其電源引自附近插座或電井內正常動力電源，而不是專用的消防電源供電。一旦出現應用不當，便會出現火災，直接消防用電設備電源的停電情況。最終，消防的設備便形
9、同虛設，火災帶來的損失可能會非常嚴重。（2）解決方案為了避免這種切斷電源時消防設備也會跟著停電這一現象發生，減少火災時不必要的損失，在每個防火分區電井內，設置雙電源末端互投箱，提供消防應急電源。這樣由于應急電源的特殊性，以確保其獨立、可靠性。2. 消防水泵（1）部分消防水泵，從附近配電室進行雙電源互投，引出一條主干線，并且沒有采用各設備從配電室放射式供電的方式。如果主干線路發生故障，消防設備會全部失去電源，就無法達到預期的效果了。（2）解決方案。為確保消防用電滿足規范要求。在進行設計及安裝的過程中，采取合理的供電方法，例如在消防泵房內，設專用配電室，直接由建筑物內變電所不同母線段引兩路電源，至
10、消防泵房專用配電室，并采用放射式供電。當消防泵房消防設備不多小于3臺時，可由附近配電室兩個總應急配電箱室（兩個總箱引自變配電室不同母線段）至每個設備末端雙電源互投箱，使得主、備用設備配電回路都處于獨立狀態。上述兩種方案，均能保證消防電源的可靠性，但前者運用較為廣泛。3. 消防聯動設備問題（1）消防聯動（如排煙風機、正壓送風機等）配電箱內設備材料質量不足以符合使用需求，一旦發生火災，就直接影響備用電源成為應急電源可塑性，供電就會因此而中斷。等到消防人員來的時候再切換電源就為時已晚，會造成更嚴重的損失。 （2）解決方案：消防聯動設備末端配電箱內應使用高質量的，雙電源自動切換裝置。該裝置的保護電器應
11、起到防止其接通和分斷短路電流的作用；在其控制電路中有防止轉換至故障端的電氣聯鎖環節；電源側保護、饋出保護應具有全選擇性，不會出現越級動作；還應考慮自啟動等相應措施，以保證電源切換的可靠性。4.線路連接問題（1）導體連接不可靠導致接頭發熱、時通時斷、間諧波造成絕緣損壞；線纜防機械損傷措施不到位造成斷線或絕緣損壞；布線沒有考慮散熱環境，導致載流量下降及過負荷，加速絕緣老化；保護配置整定不當，起不到保護作用或造成越級跳閘、維修不當等因素均可能導致過電流、短路、斷線、著火、爆炸等故障，影響供電的可靠性。（2）解決方案：設計、施工、運行管理只要認真執行現行國家標準、規范的規定，認真貫徹崗位責任制。以避免
12、低壓配電系統自身原因造成的停電。五、 應該注意的事項（1）供配電系統的核心設備就是變壓器，但是在運輸和保存的過程中可能被損壞和受潮。所以在安裝變壓器之前，一定要進行嚴格檢查。還需要做電器性能測試，決不能馬虎了事。如果發現有不合格的地方，一定不能投入使用。要先進行處理，待合格后才能使用。所以在選擇變壓器時，對于經常處于備用狀態的設備可以不作計算負荷的一部分。這樣可以減少工程建設的投資以及變壓器的損耗，對節約電能有著積極的意義。同時，變壓器室應保持通風良好。（2）對于一些常用的插接式母線，一定要保持它們的干燥，萬萬不可讓它們沾上水或砂漿等。一旦受潮使用時會容易發生危險，而且很難讓它們恢復絕緣。在交
13、叉作業時應該特別注意這一點，不能大意，要避免產生不必要的疏漏。（3）對于各種預埋管路，一定要嚴格防止水和混凝土混進去。一旦將它們混在一起，就很難清理干凈，從而導致無法穿線。有時難以清除就要將鋼筋全都刨出來，不僅費時費力，還會破壞土建的結構。（4）保證避雷針、避雷線、避雷器等裝置的可靠性。接地裝置的外漏部分無折損，保證其連接的可靠性。（5）檢查用戶使用大功率用電器的一些情況，并指導其合理使用，嚴格禁止超負荷用電。（6）對長期停用后又恢復使用的主設備及其路線要提前檢測其絕緣性，用鉗流表檢查負荷分配的平衡。電氣控制箱的電路中各部連接點不能過熱，要經常進行檢查，同時也要避免接觸器的電磁吸合鐵芯或線圈過
14、熱。（7）保證公共場所的樓梯通道和安全通道等用來疏散人員的地點的事故照明燈能正常使用。六、 結語城市的生產和消費的發展在不斷提高，莫不致力于提高建筑的層數，使建筑看起來宏偉大氣。當今社會，高層建筑已不少見，尤其是一些大城市的繁華地段，而且高層建筑也能帶來明顯的社會經濟效益。同時，安全也是各大工程建造前首先要考慮的問題。在這個發達的社會電力是不可缺少的，如空調、電梯、電視等，沒有了電一切會很不方便。所以各大建筑都要供電配電，這樣在供配電過程中難免會出現一些問題。這個時候我們需要按照規定，一步一步地來解決。而且在安裝過程中不可偷工減料，要按照程序實事求是的做好。本文闡述了高層建筑在供配電過程中可能
15、發生的問題以及解決的方案，還有一些注意事項。希望供配電技術越來越成熟，保證建筑的安全可靠性。這樣才能更加保障人民的安全以及對生活的追求，國家也能不斷進步、不斷發展，繼續走上繁榮之路。參考文獻1戴紹基.建筑供配電技術M.北京:機械工業出版社,2009.2劉建榮.高層建筑設計與技術M.北京:中國建筑工業出版社,2005.3陸地.建筑供配電系統與照明技術M.北京:水利水電出版社,2011.4劉思亮.建筑供配電M.北京:中國建筑出版社,2008.1 kV 以上的電壓稱為高壓，1 kV 以下的電壓稱為低壓。還有三種常見的消防電源，分別是雙電源高壓單母線不分段供電、雙電源高壓單母線分段供電、三電源高壓單母線分段供電。
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