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摘要：本文以建筑实例说明了高层建筑配电设计的内容，重点介绍了低压配电设计的过程和设计方法。
关键词：高层建筑；低压配电设计
Abstract: This paper take building examples to explain high-rise building power distribution design, introduces the design process and design method.
Key words: high-rise building; design of low voltage
中图分类号：TU855 文献标识码：A文章编号:
高层建筑电气设计的特点具有用电设备种类多，用电量大即负载密度大以及对供电可靠性要求高等特点。随着电气设计的要求越来越高，设备占整个电气系统投资的比重越来越高，现阶段，通常情况，电气设备会占整个电气投资的40%以上。由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大。
随着科学技术的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，高层建筑正向着自动化、节能化、信息化、智能化方向发展。电气设备趋向小型化、易操作化、寿命长、免维护、可扩展，并且更加安全可靠。防止人身触电和火灾事故的措施也越来越完善，线路敷设方式更加灵活，供配电系统逐步实现全面自动化，同时也更加注重保护环境和节约能源，实现可持续发展。为了更好的了解高层建筑供配电设计，本文将以实际建筑低压配电设计为例予以说明。
一、建筑概况
本设计建筑为高层商住楼，一栋15层高塔楼组成；首层为商场，2至15层为住宅，地下室为车库，总用地面积2000.4平方米，总建筑面积10000平方米。本大厦属二类高层民用建筑。一层商场需要二次装修场所的配电和照明，由二次装修设计；建筑物立面照明等由环境设计负责，本设计预留电源容量。本设计内容主要包括高低压配电、应急电源、照明等[1]。在具体设计之前，先说明一下一般建筑物供配电系统的方框图，如图1所示，图中没有画出自备电站。
图1 建筑物供配电系统方框图
实际的计算、设计过程，首先是负荷计算，确定变压器和柴油发电机的容量，然后是高压系统和低压系统的设计，接下来是照明设计，最后说明导线计算和选择。本文仅以低压配电设计为例。
二、负荷计算
通常负荷计算的方法包括需要系数法和估算法两种。
1．负荷计算法
公式：所有住房用电量之和为Pe= ΣPi
有功功率为P30＝Pe*Kd
容量为S30＝P30/COSΦ
无功功率为Q30＝P30×tanΦ
总电流为I30＝S30/(U)
2.估算法
公式：P30=Ks*A/1000 (kw)
P30总功率，A总建筑面积，Ks 功率密度为60W/m2
本設计过程略去，下表是各类负荷计算结果。
表1 变压器负荷计算表
不计平时不用的负荷，选用变压器容量为630KVA。
无功功率补偿计算，补偿前COSФ= 0.8，现将COSФ提高到0.9，补偿后的容量计算为267.9 KVA。
表2 发电机负荷计算（考虑停电与消防时）
发电机负荷： Pc= 114.2KW；Qc= 92.7Kvar；Sc=147.1KVA，取需要系数Kd=0.85，Pc= 97.07KW；Qc= 78.8Kvar；Sc=125KVA，所以发电机的容量选用120KW。
三、低压配电系统设计
1.概况
低压配电系统共设三段母线，其中一段TM1正常工作母线，向一般负荷供电；另外两段为保安母线，正常情况下，由TM1变压器供电；试电停电时，由发电机供电。TM1工作母线和发电机供电间设有带机械和电气联锁的切换开关，其中一段保安母线向消防等公共负荷供电，另一段向重要负荷供电的开关带别脱扣，当发生火灾时，消防控制室发出指令可解除列重要负荷，使柴油发电机组向消防供电。
2.大楼低压配电
(1)大厦低压配电系统的接地型为TN-S式，即将正常工作时有电流通过的N（中性线）与保护作用的PE线（保护线），只在变配电室内相接于同一楼地点，以后分开引出，彼此绝缘互不共用。
(2)供电给电气竖井内配电箱的配电线路，其设备的PE保护线则从相应层电气竖井的PE专用铜排引出，该专用PE铜排从低压配电柜引至电气竖井，并在地下一层电气竖井内作等电位联接，盘底距地0.5M墙上安装。
(3)电气设备故障时，为防止人身间接接触电气火灾，采用了具有短路保护和过载保护的自动切断供电的保护措施[2]。
3.住宅低压配电
(1)每层装设一块计量各户用电的电度表，公用照明及动力电度表宜装在总配电装置处。
(2)从照明配电箱、电度表箱等设备引出的分支线路，其保护线必须逐一分开连接到专用的带多个接线端子排或接线排上，严禁把多根保护线拧在一起接到配电箱外壳接地端子上。
(3)消防用电负荷应与一般用电负荷回路分开，并能在火警时切断其它负荷，而保留消防负荷供电。
(4)在低压配电系统末端，即各住宅配电箱或公共配电箱插座回路处，发生单相接地故障时微型自动切断故障电流的灵敏度可能不够，为防止人身电击事故的发生，设置了漏电开关，确保故障时的人身安全[3]。
(5)低压配电柜至各用电设备的配电线路为：ZR—YJV型和NH—YJV型电力电缆，沿托盘式（和梯式）电缆桥架至电气竖井，在竖井内引上，向各用电设备供电；二至十六层塔楼住宅部分配电，在竖井内采用封闭式母线槽作为主干线，每三层引出插接式配电箱配电至电表箱，然后由电表箱配至各户配电箱。
4.设备选择
（1）低压断路器的选择方法:
按照电压和电流选择，额定电压UN=UL;额定电流IN ≥ I30；
断流能力校验Ioc≥ Ik(3)；
保护灵敏度Sp=Ik.min/Iop≥1.3；
过电流保护与导线的配合4.5Ia1≥Iop
（2）GCL抽出式低压开关柜
GCL系统适用于交流50HZ、额定工作电压380V的低压,配电系统中，作为受电馈电、母联、照明及功率补偿之用额定绝缘电压：660V；额定工作电压：交流380V；主母线额定电流：1200A；分支母线额定电流：800A。
（3）封闭式母线槽
本设计选用CFH2—521G，1250A,五线、CP—504G，400A,五线与CP—506G，630A，五线这三种母线槽。
（4）专用PE母线排
安装在电气竖井内的配电箱、电表箱等分别用导线把箱内的PE线接线板连到竖井的PE干线（TMY—30*4）上。
（5）发电机组
功率机组：VP151；额定功率：120KW；视在功率：150KVA；机油消耗率：0.1g/h；燃油消耗率：197g/kwh；噪声:87dB。
参考文献：
[1] 吴艳飞,王文涛.分析高层建筑电气设计的主要内容[J].科技创业家,2011,(1):112.
[2] 罗跃文.高层建筑电气设计分析[J].中国科技博览,2011,(13):118-118.
[3] 梁泽明.高层建筑电气设计要点分析[J].中国科技纵横,2010,(9):123.
关键词：高层建筑；低压配电设计
Abstract: This paper take building examples to explain high-rise building power distribution design, introduces the design process and design method.
Key words: high-rise building; design of low voltage
中图分类号：TU855 文献标识码：A文章编号:
高层建筑电气设计的特点具有用电设备种类多，用电量大即负载密度大以及对供电可靠性要求高等特点。随着电气设计的要求越来越高，设备占整个电气系统投资的比重越来越高，现阶段，通常情况，电气设备会占整个电气投资的40%以上。由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大。
随着科学技术的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，高层建筑正向着自动化、节能化、信息化、智能化方向发展。电气设备趋向小型化、易操作化、寿命长、免维护、可扩展，并且更加安全可靠。防止人身触电和火灾事故的措施也越来越完善，线路敷设方式更加灵活，供配电系统逐步实现全面自动化，同时也更加注重保护环境和节约能源，实现可持续发展。为了更好的了解高层建筑供配电设计，本文将以实际建筑低压配电设计为例予以说明。
一、建筑概况
本设计建筑为高层商住楼，一栋15层高塔楼组成；首层为商场，2至15层为住宅，地下室为车库，总用地面积2000.4平方米，总建筑面积10000平方米。本大厦属二类高层民用建筑。一层商场需要二次装修场所的配电和照明，由二次装修设计；建筑物立面照明等由环境设计负责，本设计预留电源容量。本设计内容主要包括高低压配电、应急电源、照明等[1]。在具体设计之前，先说明一下一般建筑物供配电系统的方框图，如图1所示，图中没有画出自备电站。
图1 建筑物供配电系统方框图
实际的计算、设计过程，首先是负荷计算，确定变压器和柴油发电机的容量，然后是高压系统和低压系统的设计，接下来是照明设计，最后说明导线计算和选择。本文仅以低压配电设计为例。
二、负荷计算
通常负荷计算的方法包括需要系数法和估算法两种。
1．负荷计算法
公式：所有住房用电量之和为Pe= ΣPi
有功功率为P30＝Pe*Kd
容量为S30＝P30/COSΦ
无功功率为Q30＝P30×tanΦ
总电流为I30＝S30/(U)
2.估算法
公式：P30=Ks*A/1000 (kw)
P30总功率，A总建筑面积，Ks 功率密度为60W/m2
本設计过程略去，下表是各类负荷计算结果。
表1 变压器负荷计算表
不计平时不用的负荷，选用变压器容量为630KVA。
无功功率补偿计算，补偿前COSФ= 0.8，现将COSФ提高到0.9，补偿后的容量计算为267.9 KVA。
表2 发电机负荷计算（考虑停电与消防时）
发电机负荷： Pc= 114.2KW；Qc= 92.7Kvar；Sc=147.1KVA，取需要系数Kd=0.85，Pc= 97.07KW；Qc= 78.8Kvar；Sc=125KVA，所以发电机的容量选用120KW。
三、低压配电系统设计
1.概况
低压配电系统共设三段母线，其中一段TM1正常工作母线，向一般负荷供电；另外两段为保安母线，正常情况下，由TM1变压器供电；试电停电时，由发电机供电。TM1工作母线和发电机供电间设有带机械和电气联锁的切换开关，其中一段保安母线向消防等公共负荷供电，另一段向重要负荷供电的开关带别脱扣，当发生火灾时，消防控制室发出指令可解除列重要负荷，使柴油发电机组向消防供电。
2.大楼低压配电
(1)大厦低压配电系统的接地型为TN-S式，即将正常工作时有电流通过的N（中性线）与保护作用的PE线（保护线），只在变配电室内相接于同一楼地点，以后分开引出，彼此绝缘互不共用。
(2)供电给电气竖井内配电箱的配电线路，其设备的PE保护线则从相应层电气竖井的PE专用铜排引出，该专用PE铜排从低压配电柜引至电气竖井，并在地下一层电气竖井内作等电位联接，盘底距地0.5M墙上安装。
(3)电气设备故障时，为防止人身间接接触电气火灾，采用了具有短路保护和过载保护的自动切断供电的保护措施[2]。
3.住宅低压配电
(1)每层装设一块计量各户用电的电度表，公用照明及动力电度表宜装在总配电装置处。
(2)从照明配电箱、电度表箱等设备引出的分支线路，其保护线必须逐一分开连接到专用的带多个接线端子排或接线排上，严禁把多根保护线拧在一起接到配电箱外壳接地端子上。
(3)消防用电负荷应与一般用电负荷回路分开，并能在火警时切断其它负荷，而保留消防负荷供电。
(4)在低压配电系统末端，即各住宅配电箱或公共配电箱插座回路处，发生单相接地故障时微型自动切断故障电流的灵敏度可能不够，为防止人身电击事故的发生，设置了漏电开关，确保故障时的人身安全[3]。
(5)低压配电柜至各用电设备的配电线路为：ZR—YJV型和NH—YJV型电力电缆，沿托盘式（和梯式）电缆桥架至电气竖井，在竖井内引上，向各用电设备供电；二至十六层塔楼住宅部分配电，在竖井内采用封闭式母线槽作为主干线，每三层引出插接式配电箱配电至电表箱，然后由电表箱配至各户配电箱。
4.设备选择
（1）低压断路器的选择方法:
按照电压和电流选择，额定电压UN=UL;额定电流IN ≥ I30；
断流能力校验Ioc≥ Ik(3)；
保护灵敏度Sp=Ik.min/Iop≥1.3；
过电流保护与导线的配合4.5Ia1≥Iop
（2）GCL抽出式低压开关柜
GCL系统适用于交流50HZ、额定工作电压380V的低压,配电系统中，作为受电馈电、母联、照明及功率补偿之用额定绝缘电压：660V；额定工作电压：交流380V；主母线额定电流：1200A；分支母线额定电流：800A。
（3）封闭式母线槽
本设计选用CFH2—521G，1250A,五线、CP—504G，400A,五线与CP—506G，630A，五线这三种母线槽。
（4）专用PE母线排
安装在电气竖井内的配电箱、电表箱等分别用导线把箱内的PE线接线板连到竖井的PE干线（TMY—30*4）上。
（5）发电机组
功率机组：VP151；额定功率：120KW；视在功率：150KVA；机油消耗率：0.1g/h；燃油消耗率：197g/kwh；噪声:87dB。
参考文献：
[1] 吴艳飞,王文涛.分析高层建筑电气设计的主要内容[J].科技创业家,2011,(1):112.
[2] 罗跃文.高层建筑电气设计分析[J].中国科技博览,2011,(13):118-118.
[3] 梁泽明.高层建筑电气设计要点分析[J].中国科技纵横,2010,(9):123.