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[摘 要]随着经济的高速发展，我国城市化进程越来越快，城市化水平越来越高。由于在面积有限的城市生活的人越来越多，高层建筑应运而生，大型商业大厦，综合办公写字楼以及高层住宅等建筑在大城市建筑中所占比重也逐年增大。供配电系统作为高层建筑的运行动力基础，其安全可靠性对高层建筑的正常使用有着至关重要的作用。只有制定合理、安全、可靠的供配电技术方案，保证高层建筑中重要负荷的不间断供电，才能使高层建筑的使用效益最高。本文从高层建筑对供配电系统的需求及其设计原则出发，详细分析了高层建筑供配电系统的设计方法，并提出供配电系统中关键设备的选择方案。
[关键词]高层建筑；供配电系统；电气设计
中图分类号：TU386 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0029-01
1.前言
我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）规定10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他高层民用建筑混凝土结构为高层建筑。高层建筑的自动化水平一般较高，大多包含各种现代化的电气技术，具有完备的安全和服务系统，但这一切都是以供配电系统的可靠性为基础的，高层建筑供配电系统的设计不仅是建筑电气设计的主要组成部分，还是整个高层建筑设计的重要环节，其性能直接影响到整个建筑的使用功能和安全性能。高层建筑中，机电设备种类数量较多，负荷较重，这要求供配电系统的设计能满足更高的安全可靠性要求，只有设计合理、符合实际的供配电系统才能保障高层建筑的正常运转，保障人民的生命财产安全。
2.高层建筑对供配电系统的需求
高层建筑包含的设施具有用电负荷大、一级负荷多、全天候工作设备多等特点，如何保证供电的连续性和可靠性是高层建筑供配电系统设计时考虑的重点。一般情况下采用双电源互投的运行方式，树干式和放射式相结合的供电方式。
2.1 供电的连续性
由于高层建筑中包含电梯、消防水泵、防排烟设施、照明和污水处理等一级、二级负荷，必须保证在非极端情况下设备在正常工作，断电等情况不被允许，故高层建筑一般采用两个独立电源供电，可以是从电网系统中不同变电站出线母线提供。但对于内部含有十分重要的负荷时，要考虑在一路电源系统故障或检修时，另一路也发生故障的情况，这时就需要采用后备应急电源，一般采用柴油发电机组作为应急电源，在电网无法提供电能时启动柴油机为重要设备提供能源。如果高层建筑仅采用单电源供电，柴油发电机组就要承担起第二电源的任务，在火灾等特殊情况发生时，消防用电设施可以使用蓄电池等供电，保障人民的安全。
2.2 供电的可靠性
由于高层建筑造价成本一般较高，且人员密集度大，供配电系统的供电可靠性直接影响高层建筑的正常运作以及人员设备的安全。当高层建筑出现火灾等事故时，首先依靠的是建筑中的消防设施进行灭火和人员的疏散，而消防设施一般使用电能才能工作，比如消防报警按钮和安全出口指示灯等设备，如果不采用可靠性高的电源，就可能在发生事故时拒動，不能及时报警和有效疏散群众，难以控制火势的蔓延，所以提高供电的可靠性非常重要。
3.高层建筑供配电系统电气设计基本原则
由于高层建筑相比普通建筑群具有一定特殊性，在对其供配电系统进行设计时要严格遵循一部分基本原则，主要包括可靠性原则、简洁性原则和保障安全性原则。
（1）可靠性原则：高层建筑属于人员密集，用电设施种类繁多的类型，供配电系统的设计必须坚持安全性和可靠性原则，首先要对整栋建筑实际用电负荷进行估计，在留有一定裕量的情况下保证系统能在任何运行方式下持续地提供电能，保证电能的可靠供应。（2）简洁性原则：高层建筑建筑层数多，用电设备多，出现老化故障的概率也会相对较高，所以常需要日常的维护和保养，在设计供配电系统线路时要尽可能的简洁，尽量避免过多线路的交叉重叠，易于以后的检查操作。这样才能保证供配电系统的安全运行。（3）保障安全性原则：用电设备数量多，能耗也就更大，大容量、高电压等级变压器的危险程度也就越高，在日常的使用过程中，要多设置一些可靠的保障措施，确保工作人员或维修人员的生命安全。
4.高层建筑供配电系统设计
4.1 常见高层建筑供配电系统类型
常见的高层建筑供配电系统包括双电源进线相互独立的系统、带备用发电机组的系统、带不间断电源装置的系统。图1所示供电系统包括两路电源进线互为备用，且装设低压备用发电机和不间断电源三种电源。但其结构复杂设计成本高，故只有在对十分重要负荷才采用备用发电机或不间断电源装置提供能量。
双电源各自独立的系统一般是采用相互独立的两个电源进线，采用母线分段的方式进行供电，在正常工作时，负荷使用单一电源进线供电，当电源进线出现故障失电后联络开关会迅速动作将该段母线上的负载并接到另一段母线上去，保证电能的持续可靠性。这要求负荷具有能满足允许中断供电时间大于电源切换时间的性能，同时要把消防及非消防负荷通过自动装置进行开断，在火灾发生的情况下，自动切断非消防负荷供电，来保证消防负荷供电的可靠性。
应急备用发电机组一般采用柴油发电机组，具有较高的可靠性，不受外部电路，电网稳定与否的影响，即使当两路电源进线都出现故障时，重要负荷依旧有电源供电，快速自启动的应急发电机组在10s附近便可以提供电能。
不间断电源装置供电的供电可靠性最高，且切换时间很短，对特别重要的负荷，比如消防控制系统的电脑主机或声光报警装置的执行机构，不间断电源装置UPS具有连续供电功能，中断供电时间在毫秒级，应急电源装置EPS可应用于应急照明的供电场合。
4.2 供配电系统设计一般步骤
供配电系统电气设计包括负荷等级的分析、供电电源电压及主接线结构的选择、用电负荷的计算、变压器的选择、变配电所位置选择等内容。
高层建筑的用电负荷大、负载种类多，首先要对各用电负荷进行级别分类，保证一级负荷不会断电，必要时可以切除不重要负荷来确保重要负荷的正常工作，这样可以提高供电的合理性且在相同成本下对资源进行最大利用。负荷分级的原则是首先要注意建筑物类别，其次要针对不同用电负荷的特性来分类。高层建筑在安全等级上也可以分为一、二类级别，对于一类高层建筑，其消防用电必须按照一级负荷的要求来提供电能。当高层建筑主体中存在特别重要负荷时，直接影响其运行的设备也应为一级负荷，要保障其供电的可靠性。
由于高层建筑用电负荷大，故一般采用高压供电方式，多为10kV供电，高压供电系统主接线结构一般为单母线或双母线分段制，单母线结构简单、投资较少，经济性好；双母线分段互为备用，可靠性更高。针对不同等级的高层建筑，在综合考虑建设成本的前提下，选择合适的主接线结构。
采用需求系数法或单位容量法估算用电负荷总量，在设计时提前留好裕量，防止建筑完工后供配电系统无法承受建筑内过重的负荷用电需求。
由于负荷较重，变压器容量必须足够，现多采用多台变压器并联的结构，合理确定单台容量并随负荷变化进行变压器的投切，可以达到最优经济运行。供配电设备的安放位置多选择在接近负荷中心、进出线方便、接近电源侧的位置，一般来说变电设备位于地下室和最高层，必要时在中间层设置变电站。
5.总结
高层建筑供配电系统的电气设计关系到整个供配电系统的安全稳定运行，也关系到高层建筑的正常使用，电气设计可能出现多种配电方案，各方案会有不同的特点，在具体工程中要综合考虑多方面因素，选择最合理的供配电方案。
参考文献
[1] 曹平.浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].科技与企业，2013，13：218+220.
[2] 李藤强.高层建筑供配电系统的设计[J].铁道运营技术，2011，02：33-35.
[3] 王新宇.浅谈高层建筑供配电系统的设计[J].山西建筑，2009，10：190-191.
[4] 张东方，姚锋钢. 高层建筑供配电系统的设计[J].科技致富向导，2012，15：248.
[关键词]高层建筑；供配电系统；电气设计
中图分类号：TU386 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0029-01
1.前言
我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）规定10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他高层民用建筑混凝土结构为高层建筑。高层建筑的自动化水平一般较高，大多包含各种现代化的电气技术，具有完备的安全和服务系统，但这一切都是以供配电系统的可靠性为基础的，高层建筑供配电系统的设计不仅是建筑电气设计的主要组成部分，还是整个高层建筑设计的重要环节，其性能直接影响到整个建筑的使用功能和安全性能。高层建筑中，机电设备种类数量较多，负荷较重，这要求供配电系统的设计能满足更高的安全可靠性要求，只有设计合理、符合实际的供配电系统才能保障高层建筑的正常运转，保障人民的生命财产安全。
2.高层建筑对供配电系统的需求
高层建筑包含的设施具有用电负荷大、一级负荷多、全天候工作设备多等特点，如何保证供电的连续性和可靠性是高层建筑供配电系统设计时考虑的重点。一般情况下采用双电源互投的运行方式，树干式和放射式相结合的供电方式。
2.1 供电的连续性
由于高层建筑中包含电梯、消防水泵、防排烟设施、照明和污水处理等一级、二级负荷，必须保证在非极端情况下设备在正常工作，断电等情况不被允许，故高层建筑一般采用两个独立电源供电，可以是从电网系统中不同变电站出线母线提供。但对于内部含有十分重要的负荷时，要考虑在一路电源系统故障或检修时，另一路也发生故障的情况，这时就需要采用后备应急电源，一般采用柴油发电机组作为应急电源，在电网无法提供电能时启动柴油机为重要设备提供能源。如果高层建筑仅采用单电源供电，柴油发电机组就要承担起第二电源的任务，在火灾等特殊情况发生时，消防用电设施可以使用蓄电池等供电，保障人民的安全。
2.2 供电的可靠性
由于高层建筑造价成本一般较高，且人员密集度大，供配电系统的供电可靠性直接影响高层建筑的正常运作以及人员设备的安全。当高层建筑出现火灾等事故时，首先依靠的是建筑中的消防设施进行灭火和人员的疏散，而消防设施一般使用电能才能工作，比如消防报警按钮和安全出口指示灯等设备，如果不采用可靠性高的电源，就可能在发生事故时拒動，不能及时报警和有效疏散群众，难以控制火势的蔓延，所以提高供电的可靠性非常重要。
3.高层建筑供配电系统电气设计基本原则
由于高层建筑相比普通建筑群具有一定特殊性，在对其供配电系统进行设计时要严格遵循一部分基本原则，主要包括可靠性原则、简洁性原则和保障安全性原则。
（1）可靠性原则：高层建筑属于人员密集，用电设施种类繁多的类型，供配电系统的设计必须坚持安全性和可靠性原则，首先要对整栋建筑实际用电负荷进行估计，在留有一定裕量的情况下保证系统能在任何运行方式下持续地提供电能，保证电能的可靠供应。（2）简洁性原则：高层建筑建筑层数多，用电设备多，出现老化故障的概率也会相对较高，所以常需要日常的维护和保养，在设计供配电系统线路时要尽可能的简洁，尽量避免过多线路的交叉重叠，易于以后的检查操作。这样才能保证供配电系统的安全运行。（3）保障安全性原则：用电设备数量多，能耗也就更大，大容量、高电压等级变压器的危险程度也就越高，在日常的使用过程中，要多设置一些可靠的保障措施，确保工作人员或维修人员的生命安全。
4.高层建筑供配电系统设计
4.1 常见高层建筑供配电系统类型
常见的高层建筑供配电系统包括双电源进线相互独立的系统、带备用发电机组的系统、带不间断电源装置的系统。图1所示供电系统包括两路电源进线互为备用，且装设低压备用发电机和不间断电源三种电源。但其结构复杂设计成本高，故只有在对十分重要负荷才采用备用发电机或不间断电源装置提供能量。
双电源各自独立的系统一般是采用相互独立的两个电源进线，采用母线分段的方式进行供电，在正常工作时，负荷使用单一电源进线供电，当电源进线出现故障失电后联络开关会迅速动作将该段母线上的负载并接到另一段母线上去，保证电能的持续可靠性。这要求负荷具有能满足允许中断供电时间大于电源切换时间的性能，同时要把消防及非消防负荷通过自动装置进行开断，在火灾发生的情况下，自动切断非消防负荷供电，来保证消防负荷供电的可靠性。
应急备用发电机组一般采用柴油发电机组，具有较高的可靠性，不受外部电路，电网稳定与否的影响，即使当两路电源进线都出现故障时，重要负荷依旧有电源供电，快速自启动的应急发电机组在10s附近便可以提供电能。
不间断电源装置供电的供电可靠性最高，且切换时间很短，对特别重要的负荷，比如消防控制系统的电脑主机或声光报警装置的执行机构，不间断电源装置UPS具有连续供电功能，中断供电时间在毫秒级，应急电源装置EPS可应用于应急照明的供电场合。
4.2 供配电系统设计一般步骤
供配电系统电气设计包括负荷等级的分析、供电电源电压及主接线结构的选择、用电负荷的计算、变压器的选择、变配电所位置选择等内容。
高层建筑的用电负荷大、负载种类多，首先要对各用电负荷进行级别分类，保证一级负荷不会断电，必要时可以切除不重要负荷来确保重要负荷的正常工作，这样可以提高供电的合理性且在相同成本下对资源进行最大利用。负荷分级的原则是首先要注意建筑物类别，其次要针对不同用电负荷的特性来分类。高层建筑在安全等级上也可以分为一、二类级别，对于一类高层建筑，其消防用电必须按照一级负荷的要求来提供电能。当高层建筑主体中存在特别重要负荷时，直接影响其运行的设备也应为一级负荷，要保障其供电的可靠性。
由于高层建筑用电负荷大，故一般采用高压供电方式，多为10kV供电，高压供电系统主接线结构一般为单母线或双母线分段制，单母线结构简单、投资较少，经济性好；双母线分段互为备用，可靠性更高。针对不同等级的高层建筑，在综合考虑建设成本的前提下，选择合适的主接线结构。
采用需求系数法或单位容量法估算用电负荷总量，在设计时提前留好裕量，防止建筑完工后供配电系统无法承受建筑内过重的负荷用电需求。
由于负荷较重，变压器容量必须足够，现多采用多台变压器并联的结构，合理确定单台容量并随负荷变化进行变压器的投切，可以达到最优经济运行。供配电设备的安放位置多选择在接近负荷中心、进出线方便、接近电源侧的位置，一般来说变电设备位于地下室和最高层，必要时在中间层设置变电站。
5.总结
高层建筑供配电系统的电气设计关系到整个供配电系统的安全稳定运行，也关系到高层建筑的正常使用，电气设计可能出现多种配电方案，各方案会有不同的特点，在具体工程中要综合考虑多方面因素，选择最合理的供配电方案。
参考文献
[1] 曹平.浅析当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].科技与企业，2013，13：218+220.
[2] 李藤强.高层建筑供配电系统的设计[J].铁道运营技术，2011，02：33-35.
[3] 王新宇.浅谈高层建筑供配电系统的设计[J].山西建筑，2009，10：190-191.
[4] 张东方，姚锋钢. 高层建筑供配电系统的设计[J].科技致富向导，2012，15：248.