民用建筑供配电设计问题探讨

民用建筑供配电设计问题探讨

摘要：民用建筑工程供配电设计存在的问题始终是个隐患。建筑工程中配电系统设计有什么特点，变电所位置、防雷措施、照明和消防电气等设计的要求，是本文关注的问题，探讨民用建筑工程供配电设计存在的问题与对策具有极大的现实意义。

关键词：民用建筑；变电站；配电干线；应急照明

引言

根据GB50352-2005《民用建筑设计通则》第3．1．2条规定，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。随着城市建设的不断发展，越来越多的城市都有了自己的地标性建筑，其中很多为超高层建筑。在设计的过程中，无论是建筑、结构专业，还是电气专业，都出现了各种各样的问题。下面就超高层建筑供配电中的几个方面做一些探讨。

一、电力负荷

电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。具体划分如下：

一级负荷。一级负荷是所有供电负荷中最为重要的一项，主要表现在，在一级负荷中断供电的情况下，会对社会造成重大的影响，在政治上，经济上以及公共场所等都会产生重大的混乱，由此可见一级负荷的重要性。所以为了保证一级负荷供电的稳定性，在一级负荷中，要使用两个独立的电源，在一个供电电源发生故障时，另一个供电电源可以及时的供电，以保证供电的可靠性。由于一级负荷的重要性，还要充分的考虑到在其中的一个电源检修期间，另一个电源也发生故障时该如何处理。

二级负荷。二级负荷相比较一级负荷来讲造成的损失要小一些，在二级负荷中断供电的情况下，会造成较重的政治、经济以及公共场所较大的混乱。那么应该保证的是，在变压器或者是线路中发生了常见的故障时，能够保证供电的稳定性而不中断供电，或者是在停电后能够在最短的时间内恢复供电。

三级负荷。除一二级负荷外都属于是三级负荷，三级负荷在供电方面没有特殊的要求，只要能够保证供电的持续性，在正常的情况下不会中断即可。

二、供配电系统的设计

我国施工现场临时用电工程所采用的线路电压为380v、相电压为220v、电源(电力变压器)中性点接地的三相四线制系统中，接地、接零保护系统分类为TT、TN-C和TN-S三种系统电力。

分析比较这三种系统，在TN-S接零保护系统中，只要在配电装置中设置漏电保护器，这种系统便可明显地克服TT系统的缺陷。既经济，技术操作上又方便，电气设备的正常不带电的金属外壳或基座在任何情况下都能保持对地零电位水平。按建设部JGJ468(施工现场临时用电技术规范)规定，建筑工程施工中配电系统设计多采用TN-S系统，但在实际安装过程中必须充分考虑到各种自然界条件的影响，如暴露在风吹、日晒、雨淋下，对配电系统容易造成机械损伤、绝缘体性能下降甚至短路事故。由于其长时间暴露在公共场所，也无电位联结，对人员生命安全带来巨大威胁。采用TN-C系统供电时，灯具的金属外壳都是通过PE线连接的，当某个灯具发生故障时，其故障将PE转到其他灯具上，容易造成户外无等电位连接的电击威胁。因此，室外多采用TT接地系统，为户外灯设置接地极，引出单独的线接灯具的金属外壳，以避免由PE线引来别处的故障电压。

三、高低压配电系统的设计

（一）、计费方式

供电局一般采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。

（二）、高压配电系统

一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时。才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆迸线。

（三）、低压配电系统

各级开关均采用自动空气开关断路器，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。

（四）、高压系统及低压干线的配电方式

基本上都采用放射式系统。楼层配电则多为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层间配电小间，配电小间一般在2-4m2。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时。一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

（五）、无功补偿

功率因数按规定应补偿到0.9-0.95。无功补偿都采用集中补偿方式。为降低

变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用干式移相电容器。

四、变电站

（一）、变电站的设置

超高层建筑一般地下部分为2层或2层以上，地上部分为几十层。结合建筑物实际情况及JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》要求，低区变电站一般设置在地下一层。然而，高区变电站是否需要设变电站，应设置在哪一层，超过多少高度应设置高区变电站，这些就成了首要考虑的问题。GB50052—2009《供配电系统设计规范》第5．0．4条规定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求:

(1)电动机为±5%额定电压。(2)照明:在一般工作场所为±5%额定电压；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为(－10%，+5%)额定电压；应急照明、道路照明和警卫照明等为(－10%，+5%)额定电压。(3)其他用电设备当无特殊规定时为±5%额定电压。

（二）、照明负荷

根据2009年版《全国民用建筑工程设计技术措施》第5．2．5条规定，照明配电箱的分支线供电半径宜为30～50m。取最不利点50m作为楼层照明箱的供电半径，计算结果如表1所示。

表1楼层供电距离为50m条件下的压降

照明按10%的压降计算，则干线上的压降最大值只能控制在5%之内。其计算结果如表2所示。

表25%压降下母线的供电距离

（三）、电动机负荷

从变电站到屋顶风机等动力末端设备，其压降分为干线部分(变电站至楼层动力箱)和支线部分(动力箱至末端设备)两个部分。支线部分距离一般为20m以内。压降计算结果如表3所示。

表3支线供电距离为20m条件下的压降