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摘要：变配电所是高层建筑的能源中心，是高层建筑的运转给予动力源泉。合理设计变配电系统、确定变配电所位置、选择变配电设备对高层建筑提高系统供电质量、保证供电安全可靠、便利后期运行维护至关重要。
关键词：供配电设计；现代高层建筑；应用
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）设计中自然要充分考虑实用性与经济性，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，尤其要注意变压器容量、低压出线开关、安装场地等方面的预留情况。
2高层建筑供配电系统节能设计的技术要点
2.1变压器的选择
变压器是高层建筑供配电系统的关键设备，长期以来，变压器的耗能也是十分严重的。变压器的节能选择和设计一般是根据配电变压器的投资回收年限来确定的，也就是说，变压器的确定不仅要有经济效益，还应该考虑使用的年限。《节能条理》中规定的配电变压器的节能优化设计的投资回收年限不能超过5年，最大的年限不能超过7年。超过这个范畴，变压器就无法满足经济回收和节能的效能，也不利于高层建筑的用电安全。除了这个年限规定以外，高层建筑的配电变压器还与实际的建筑用电有关。例如，高层建筑的最大用电量低于工业用电的情况下，配备的变压器就不能为了保证安全而选用与工业用电同等规格的变压器。配电变压器应该根据高层建筑的用电符合需求来决定，使用略高于建筑最大电量负荷的变压器容量。一般来说，配电变压器的负荷率应该达到70%左右才能满足真正的节能要求。在选择变压器的型号时也应该选择损耗小、空载损耗小的新型节能变压器。在配电变压器的选型设计中应该选择散角立体卷铁芯的经济型配电变压器能较好满足高层建筑的需要。这种选型的变压器改变了常规的插片内心而是卷体插片能够有效提高电能转换率从而达到节能的目的。
2.2确定负荷等级，对负荷容量进行计算
要按照相关的法律法规对高层建筑中的负荷等级进行判定，对其中的负荷容量进行计算。高层建筑无论是生活住宅还是商业住宅都要配备基本的负荷容量，比如：消防设备、电梯、应急照明设施等等。具体的划分中，普通的居民住宅，要能够供应基本的用电负荷，包括普通的家用电器的运行和照明设备的使用，达到居民用电的符合标准。而商业高层建筑就要在保证基本设备负荷的同时，还要保证普通电梯、客户电梯、商业电梯的正常运转，要达到商业用电的标准。一般情况下，我们常用的计算方式是负荷密度法和单位容量法。
2.3电机拖动系统节能
电机拖动系统覆盖的内容比较复杂，占据高层建筑的能耗的80%以上，具有较高的节能需求。在节能设计的过程中，需要注意的是根据电机的功率选择电机的种类，如200kw以下的电机使用就可以选用低压电机。同时还要注意投资可行性和节能性等多个要求。更重要的是，需要根据高层建筑的需要选择电机拖动系统，如办公用的高层建筑应该选用具有软启动等控制设计进行节能。
3供配电设计在现代高层建筑中的应用
3.1导线的选择
高层建筑中常用的有电力电缆和低压绝缘导线这2种。各类导线选择的原则是：（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。
3.2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。具体的如变配电所内低压出线柜内的断路器选择、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等。
3.3备用安保电源的设置
高层建筑通常会选择在建筑物内部设立安保电源，当遇到特殊情况时会选择自动切换，从而实现对高层建筑的持续性供电。与传统电源进行对比可以发现，安保电源具有的特点包括以下三个方面：（1）安保电源的断开及连接等操作无需人为操作，可以自动完成；（2）与传统电源对比，安保电源同样包含两个发电机电源，在具体运行过程中，如果主电源出现问题，安保电源能够自动转化为备用发电机电源，确保安保工作的顺利进行；（3）安保电源中的两个电源以串联的方式进行连接，因此两个电源能够快速地进行来回切换，不仅可以提高安保电源的实用性，而且还能够有效降低供配电系统的安全风险。
3.4设备材料选型
变配电所内高压配电装置采用户内金属铠装移开式开关柜，选用国内外知名品牌，减少后期运行维护工作量，提高供电可靠性。每个断路器柜均配置微机保护，安装于开关柜体，采用直流操作电源。每个变配电所配置一套后台监控系统，实现远程监视、操控。考虑防火及设备重量的因素，高层建筑宜采用干式变压器，同时根据节能要求，变配电所内10/0.4kV配变建议采用SCB13型干式变压器。0.4kV配电装置采用MNS型开关柜，断路器配置电子脱扣器，这样可以方便后期调整负荷，合理布置出线回路，减少出线电缆交叉及降低柜内敷设难度。建筑负荷分类为二级、一级且含特别重要负荷，故单体建筑均配置数台柴油发电机接入公用应急母线，确保消防等特别重要负荷的供电可靠性。柴油发电机采用ATS与正常供电电源切换，在两路市电停电后30s内自起动，并采取有效防止其与公共电网并网的措施。
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，根据系统的计算数据和供配电方案来选择导线以及高压配电装置、变压器、低压断路器、配电箱等设备。这些因素将直接影响整个电力系统的安全与能耗。
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