高层建筑供配电系统的设计要点和节能设计技术
关键词：高层建筑,供配电系统,节能设计
1、高层建筑供配电系统设计要点
1.1关于供电电源及电压的确定。在高层建筑的供配电系统设计中，为了使得供电系统达到更加合理的状态，应该根据负荷的等级来采取相应的措施，对于各级负荷的供电电源来说，要使得它们达到设计规范的规定。用电单位要根据用电的容量、用电设备的特性、供电的距离等等因素来进行考虑。
1.2关于电力负荷的确定。在高层建筑的供配电系统的设计上，应该依据建筑的性质及规模，来确定建筑的相关电力负荷的等级，并且在实际工程中应结合当地的供电网的实际情况，进而来确定高层建筑的电力负荷等级和容量。对于国内高层建筑来说，它们的电源一般主要是采用l0KV的电源，对于超大型的高层建筑（群）也有些是采取35KV的电源，有时候甚至会采用110KV的电源。对于电源回路数而言，应该要尽量根据电力的负荷等级要求来进行相关的选取。
1.3对于高低压供电系统结线形式的采用确定。对于高层建筑来说，供电系统宜采用双路10kV高压进线，结线型式运用单母线分段运行方式，变压器低压侧采取的是单母线分段结线，变压器的低压侧要设置应急母线段，用来保证在应急的情况下能够使得一级负荷进行供电。
1.4变配电所的布置。对于高层建筑的来说，用电设备负荷是比较大的，并且很大的一部分是一、二级负荷，所以常常变电所的规模一般来说会比较的大。总配电所最好是设置在地下层内，以便于使变配电室更靠近用电负荷中心。对于高层建筑的总变配电所来说，管线进出的数量会比较多，有高压也有低压的电缆，管线布置应可靠合理，有条件时宜设置多个变配电室，缩短低压供电半径，减少电缆数量及各专业的交叉。-
1.5关于应急电源设备的选取。自投装置的动作时间，如果是能够满足允许中断供电时间的，则可以选取带有自动投入装置的专用线路，而使得其是独立于正常电源的装置。在允许的范围之内，可以选取那些蓄电池静止型的供电装置，来进行不间断供电。
1.6关于电压选择和电能质量。要正确选取变压器的变压比和电压分接头，最好采用补偿无功功率的措施，尽量减少电压偏差，降低系统的阻抗，设计过程中应尽量保持三相负荷比较平衡。为提高电能质量，设计时应考虑适当的滤波方式，对于电能质量要求较高的场所，可加入有源滤波系统。
1.7关于功率因数的方法的确定。提高自然功率因数，就是提高变压器或者电动机的负载率到75~80％，以及选择本身功率因数较高的设备。对于非线性负载电路（在通信企业中主要为整流器），则通过功率因数校正电路将畸变电流波形校正为正弦波，同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化，使高频开关整流器输入电路呈现电阻性，提高总功率因数。
2、供配电系统节能设计技术要点
2.1配电系统节能设计
①优选高效节能配电变压器。建筑供配电系统中，配电变压器是重要的电能转换和分配设备，但其自身又是一个能源消耗设备。因此，选择合理变压器容量和型号是提高配电变压器电能转换效率，降低运行能耗的重要措施。在电气节能设计时，应根据实际负荷需求，按照略高于变压器最佳负荷率来确定变压器容量，通常应设置负荷率在70%左右较为经济合理。另外，配电变压器选型时，应优选空载、负载损耗相对较小的节能性配电变压器。配电变压器选型时，应优选空载、负载损耗相对较小的节能型配电变压器。例如对容量为315kVA的配电变压器而言，S13系列与S7系列配电变压器相比，其负责损耗由4795W有效降低到3650W；其空载损耗由766W有效降低到340W，也就是节能型配电变压器其节能降耗效果十分明显。
②合理选择无功补偿策略。在对建筑供配电系统设计时，对配电系统选择合理无功补偿策略，可以有效提高配电系统功率因数，降低系统线损，达到节能降耗的目的。高层建筑供电系统中单相负荷主要包括照明、家用电器、办公设备、以及计算机等设备；而三相负荷主要包括：电梯、水泵、风机、集中空调等设备。因此，建筑供配电系统节能设计过程中，要根据建筑三相用电实际情况，并从技术经济等方面进行综合考虑，合理设计“单相分补”或“单相、三相相互结合共补”无功补偿方式。目前，“单相、三相相互结合共补”与谐波治理一体化无功补偿装置，在建筑行业中应用节能效果和经济效益较为优越，是节能设计中广泛推广使用的一种无功补偿模式。
③合理确定变配电间位置。建筑供配电系统中变配电间的位置，应考虑尽量布设在靠近负荷中心位置，且便于设备运输，尽量避免多尘、高温、有剧烈震动、有爆炸和火灾危险、以及环境潮湿等不利场所。
④合理选择电缆经济截面。在电缆型号选择时，应优选电阻率较小的铜芯线；应合理布设电缆走向，节省导线敷设长度。对于长期处于载流工况的电缆截面应适当放大一级，以便于与保护装置配合和为建筑后期设备技术更新升级提高便捷有利整改条件。
2.2建筑照明系统节能设计
对于荧光灯、高强度气体放电灯等灯具选择时，其灯具效率应严格满足GB50034-2004《建筑照明设计标准》中第3.3.2条中的技术要求，严格控制照明设计节能降耗等技术指标。智能化照明控制系统的采用是高层建筑照明工程节能控制的重要技术措施，将智能调控技术与照明功能模式有机结合，不仅可以大幅度提高照明质量，提高照明系统人性化服务水平；同时还可以根据内部智能分析，制定高效经济的调控策略，使照明调控更加精细准确，有效提高照明系统能源转换效率，达到节能降耗目的。
2.3电机拖动系统节能设计
电机耗电大约占整个建筑耗电的90%以上，而且大多数电机其电能利用效率较低，存在很大的节能降耗潜力。对于200kW以下从经济角度应优选低压电机，对于355KW以上只有高压电机。而对于200~355kW范围电机，应从技术、经济、运行能耗等多个角度进行综合评估，以选取合适的电机功率。另外，随着电力电子元器件价格不断降低，以及变频调速控制技术日趋完善，应结合建筑电机拖动系统的实际情况，采用变频调速、软启动等先进控制措施对电机拖动系统进行节能降耗技术升级改造，以达到节能降耗的目的。
3、加强高层建筑供配电可靠性的具体措施
3.1不同负荷等级的电源保障。一级负荷一般要有两个独立电源供电，二级负荷要有两个回路或一个专用回路供电。为了确保一级负荷的不间断供电需求，有条件时应配备应急启动的柴油发电机组。对于消防中心、计算机中心和事故照明等特殊的设备为确保其供电，要设EPS或UPS等不间断电源供电系统。
3.2选择合理的设备和导线。为了确保高层建筑供配电系统的安全可靠稳定运行，设备和导线的选择也很重要。例如高压断路器宜选用真空断路器，低压短路器要选择带漏电保护的断路器、电力变压器要选择节能阻燃的干式变压器等。
3.3采取安全的接地方式。采取安全的接地方式是提高高层建筑供配电可靠性的重要手段，现在高层建筑电气设备的保护接地，工作接地都合在了一起，成为一个混合接地系统。接地电阻应满足小于4欧姆的国家标准，在高层建筑基础钢筋等自然接地板满足接地电阻的前提下，在装设水平的人工接地体，把主要的高层建筑物基础连成一个接地网，这对提高供配电系统的可靠性和均衡点位都有很大的好处。
4、结束语
总之，采取合理的电气节能技术措施对建筑供配电系统设计进行优化，可以取得有效节能降耗效果，不仅能给建筑供配电系统系统带来巨大经济效益，同时还可以实现有效资源的高效利用，最大限度地减少电气系统运行过程中对环境的影响，为建筑行业实现生态、绿色环保、低成本可持续建筑发展，提供重要的节能减排技术支撑。
参考文献：
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