摘要：高层建筑是城市现代化的标志之一，在一定程度上反映一个城市的经济、技术及管理水平。近年随着我国经济实力的迅速增加，高层及超高层建筑应运而生。高层住宅也出现在各三四线城市，要保证高大建筑用电运行安全可靠，经济合理，必须对高层电气设计提出更高要求。

关键词：高层建筑 电气设计

按照我国建筑设计防火规范《 GB50015-2014》表 5.1.1及其续表对民用建筑的定义，住宅建筑分成高层住宅建筑和多层住宅建筑。其中高层住宅建筑按照建筑高度又分为一类高层住宅和二类高层住宅。

一、二类高层住宅建筑相对于多层住宅建筑增加了很多电力负荷：消防用电设备、应急照明设备、增压水泵用电、电梯用电等。其负荷等级也相应提高。那么高层住宅配电系统应该如何来设计呢？

一、供电的基本原则

保证供电可靠性；减少电能损耗；接线简单灵活。

二、配电系统的设计

（1）层数

普通高层住宅层数为10～18层，属二类建筑；19～28层为一类高层建筑。此部分的电气设计内容不包括超高层建筑电气设计（需要特殊设计方案）。

（2）负荷等级

根据《民用建筑电气设计规范》及《火灾报警与消防联动控制》的规定，普通高层住宅按二级负荷供电，19层及以上的住宅按一级负荷供电。高层住宅主要消防设备有消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警及消防联动装置、火灾应急照明和电动防火门窗、卷帘、阀门等。

（3）电源引入

高层住宅楼内供电电源采用电缆埋地引入方式。

（4）配电室

配电室应满足下列要求：

1）配电室至对外出口通道的距离不应超过20 m，并且通道不得穿越其他房间。

2）配电室应设有能开启的采光通风窗。如果用专用窗井采光时，窗井上应加雨篷和防护网。

3）配电室不允许上下水、煤气等管道穿越。配电室的地面应向外泛水。

4）配电柜前应有1.5 m的操作距离，柜后距墙应有0.8 m的安装距离。柜边一侧应有不小于0.8 m的过人通道。在高层住宅内有时需要建变电所，其变压器容量不超过800 kV·A，且为干式变压器。变配电室安排在高层住宅地下层时，其上层不应直接为住宅，且不能安装在最底层。在高低压配电室的下面应有一层电缆夹层，其净高应为1.8 m。变电所净高不应小于3.8 m。由于高层住宅大多数是剪力墙结构，所以变电所的平面布置一定要与结构专业协商确定。变压器及高低压开关柜的运输通道是采用坡道运输还是窗井吊装方式，在实际工程中根据具体设计确定。

（5）配电系统

高层住宅配电线路在楼内沿强电竖井敷设，楼内强电竖井位置的选择，宜靠近住户集中的地方，竖井内敷设照明、动力电缆及层配电箱，敷设电缆的数量由具体用电负荷及所需安装的动力设备确定。电缆或绝缘电线可采用金属线槽、电缆桥架或穿金属管等布线方式。配电系统及计量方式应满足下列要求：

1）照明系统采用树干式配电。根据每层户数的多少，每一或二层取一相交流电源供电。

2）照明计量设在每层用户表箱内。

3）在动力总配电柜内设动力总计量表。

4）消防用电要求双路电源时，应以动力电源为主电源，照明电源为备用电源。

5）电梯前室照明及公共楼梯灯用电按动力计量（不装子表），人防层、居委会应单独计量。

6）设备层及地下室用电按照明计量，电度表装在照明配电柜内。

7）住宅的楼梯灯可作为备用照明的一部分。

8）住户配电箱可参照多层住宅的户箱。

三、消防配电系统设计

19层及以上的普通住宅属于一类防火建筑，10～18层的普通住宅属于二类防火建筑。一类建筑按现行国家电力设计规范规定的一级负荷要求供电，二类建筑应按二级负荷的供电要求供电。一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。二级负荷的供电系统应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。凡消防设备供电电源，按消防规范要求采取末端双电源自投。

消防设计应符合下列要求：

1）在消火栓箱内应设有带动作指示灯的消防按钮，其功能应可远控启动消防泵并使备用照明电源自动点亮。

2）在屋顶设有消防水箱时，消防管道和稳压泵应自成系统。

3）当在封闭电梯前室内设有排烟阀时，可采用手动开启方式，同时应联动排烟及正压送风风机的启动。若楼内设有火灾自动报警系统时，可通过安装在前室的探测器实现报警及联动的自动控制。

4）19层及以上的住宅疏散走道和公共出口处安装安全出口及疏散指示标志灯。出口标志灯安装高度距地不宜低于2.2 m，疏散标志灯的安装高度应在0.5 m以下。

5）消防人员可在配电室的照明柜上使用分励按钮切除住户电源，其余非消防电源由消火栓内的按钮联动跳闸。

6）应隔层设消防广播线路或消防警铃。

7）高层住宅的电梯至少有一部为消防电梯。

四、供配电系统配电箱的设置

为了能够保证电气接线的整体要求，配电箱必须要将开关设备保护电气测量仪表以及相关的辅助设备共同组装到封闭或者是半封闭的金属柜上，这样才能够形成低压配电装置，通过自动开关或者手动开关的方式能够实现电路的接通或断开。当线路运行不正常或者出现故障时，则可以利用其他的线路进行切断或报警，在各个发配变电所中，利用测量仪表的方式也能够保证各种运行参数得以全面凸显，也能够充分的调节部分电气参数，具备提示或警告的功能。在高层住宅建筑中，照明配电箱的回路必须要满足照明系统的需求，客厅卧室、厨房、卫生间的插座，都必须要有单独回路供电。在空调回路设置的过程中必须要设置成独立式的空调回路，除了壁挂空调插座之外，其他的插座回路都应该安装漏电保护装置。

五、住宅供配电系统验收要求

根据居住区内建筑物及配套设施性质的不同将用电负荷分为一、二、三级。

居住区内主要用电负荷的分级，应符合相关规范的规定。

1、有特殊要求的用电负荷，应根据实际情况与供电部门协商确定。

2、一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

3、对于一级负荷中的特别重要负荷，应符合下列要求：

（1）除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

（2）设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。

4、终期配变容量在30000kVA及以上的居住区，宜同步规划110kV变电站及线路进出通道，预留110kV变电站建设用地。

5、居住区内宜独立设置开闭所，每个开闭所的转供容量不宜超出8000kVA～10000kVA，开闭所的建筑面积宜符合200～300m2的规划要求。

6、居住区内应根据组团和区域的划分设置配变电所，每个配变电所的供电半径不宜大于200m，超过250m时应进行电压质量校核并应征询供电相关部门是否允许。

7、居住区内的配变电所不宜采用室外箱式变电站的方式，如需采用，其外廓与住宅之间的间距应符合消防、环保和安全要求，且单台变压器容量不应大于630kVA。

8、居住区内的高、低压电力线路应采用电缆埋地敷设的方式，电力电缆之间及电力电缆与控制电缆、通信电缆、地下管沟、道路、建筑物、构筑物、树木之间安全距离应符合《城市电力规划规范》GB 50293的规定。居住区内的电力电缆应采用铜芯。

9、居住区的配变电所采用10kV电压等级供电时，宜符合下列规定：

（1）配变容量在4000kVA及以上的配变电所，主接线应采用单母线分段方式接线，并设置母联，同时，每段母线应预留备用开关间隔；

（2） 配电容量在2000kVA—4000kVA的配变电所，主接线宜采用单母线分段方式接线，并设置母联，同时，每段母线应预留备用开关间隔；

（3）配变容量在2000kVA及以下的配变电所，且无一、二级负荷或一、二级负荷容量较小时，可采用单母线接线方式；

（4）单个配变电所总配变容量不宜超过4000kVA。

（5）居住区内部的10（6）kV供电系统宜采用环网方式。

10、用电设备总容量在100kW（或50kVA）及以下的多层居住区供电可直接接入市政低压电网。

11、为确保供电电压质量，满足居民生活用电需求，应在变压器低压母线侧安装无功自动补偿装置，并符合下列要求：

（1）在高峰负荷时，配电变压器低压侧功率因数应达到0.95以上，且不应在低谷负荷时向系统倒送无功；

（2）低压无功补偿装置应采用智能型控制器，应具有RS232/RS485接口，控制开关宜采用复合开关，并具备自动过零投切、分相补偿等功能；

（3）补偿容量宜按配变容量的20～40％进行配置；

（4）无功补偿应以就地平衡为准则，宜采用三相和分相补偿相结合的方式。

12、配变电所内单台变压器容量不宜超过800kVA，二台及以上变压器供电时，应考虑变压器经济运行等措施。配变电所长度超过7m，应设置两个出口，并宜布置在两端。

13、配变电所的建筑面积应留出适当空间，考虑增容、计量装置和环网接线方式等需要的备用配电设备安装位置。

14、居住区供配电系统应按照《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 14285的要求配置继电保护。配变电所的继电保护装置应预留自动化接口。

居住区配电网通信光纤应设计到配变电所单元采集器；并预留光纤入户通道。

15、配电柜采用柜底出线，且电缆采用电缆沟敷设方式时，配变电所室内地坪至梁下净高度不应小于3.2m。配电柜采用柜顶出线，且电缆采用桥架敷设方式时，配变电所室内地坪至梁下净高度不应小于3.6m。

16、配变电所每层应设置独立的向外开启的门。当设置有两个出口时，其中运输设备门宽不小于1.8m，门高不低于2.7m。独立变电所所有门均应为全钢板乙级防火门，门内侧应设置防止小动物进入所内的活动挡板，档板高度为0.6m。

17、独立的配变电所（开闭所）应设自然采光窗，窗户下沿距室外地坪高度不低于1.8m，窗要用不大于3×3mm孔钢丝网封闭及不锈钢防盗网栅。

19、配变电所内电缆沟和设备基坑盖板宜采用复合材料盖板或花纹钢板。复合材料盖板规格应为500mm宽，用花纹钢板制作时，花纹钢板厚度不得小于6mm，钢板下应加设劲肋。

20、独立式配变电所（开闭所）应设自然通风设施，应在高、低压配电柜排列后方对应墙体的踢脚线上、天花板下各对应安装不小于1000×600mm的百叶窗，内罩3×3mm孔钢丝网。

21、居住区低压配电电压应采用380/220V。住户、公共照明、电力和消防宜分别自成配电系统。每套住宅用电指标不超过12kW时，应采用单相电源进户。每套住宅用电指标超过12kW时，宜采用三相电源进户。

采用三相电源供电的住宅，每层或每个房间的单相用电设备宜采用同相电源供电。低压配电系统宜采用TN-S或TN-C-S接地保护方式，并进行总等电位联接。

结束语：

随着城市规模的不断发展，高层建筑越来越多，因此，高层建筑电气设计就成为设计者不得不面对的问题同时，在能源紧张的今天，更要注重节能的设计。

参考文献：

[1] 商业综合体供配电系统设计简析[J]. 许虹.建筑电气，2023

[2] 某住宅小区配电系统设计[J]. 王语园;戴明.内燃机与配件，2017

[3] 中小型住宅小区供配电系统设计[J]. 陈伦琼;洪加俊.常州工学院学报，2019

[4] 某大型商业综合体供配电系统设计[J]. 黄胜兵.现代建筑电气，2023