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浅谈建筑供配电系统设计

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  建筑供配电系统的安全可靠性是电气设计的出发点和归宿。除了保证满足电气负荷要求和做好供配电线路设计外,设计时还应注意采取措施做好系统的防雷及防雷击电磁脉冲,并尽量减少高次谐波分量。同时电气设备应尽量采用技术先进、可靠性高的产品,以确保电气工程质量,保证其安全可靠性。

  1 供配电系统的重要性

  供配电系统的安全可靠性在电气设计时是至关重要的一环。电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电的损失和影响程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一类高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明等消防设备为一级负荷,还有柴油发电机房送风机、专用变电所所用的送、排风机及消防水泵房、消防电梯所用的污水泵等设备应与消防设备等级一致。一级负荷中特别重要负荷,除有两个电源外,还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电,严禁将其他负荷接入应急供电系统。

  2 供电系统的设计

  2.1 负荷等级的计算

  负荷等级的确定应按有关规范进行,一般情况下,高层建筑负荷等级也可按以下确定:一级负荷包括疏散楼梯、消防电梯前室及地下室的应急照明、消防水泵、排烟风机、消防电梯等;二级负荷包括部分客梯电力、生活泵电力;三级负荷包括一、二级负荷以外的其他用电负荷。

  2.2 供电电源

  供配电系统设计中,为保证供电系统的合理性,要求根据负荷等级采取相应的供电措施.各级负荷的供电电源应满足设计规范的相关规定。

  对高层建筑来说,一般没有特别重要负荷,且一级负荷容量较小,因此采用两路市政电源供电或一路市政电源加应急发电机组供电均可满足要求,后者在工程应用中较为常见。供电电源采用一路独立的l0kV 高压电源,由市政区域变配电站引入至小区首层开关房.低压配电电压采用380/220V。设置柴油发电机,以确保消防设备用电。

  2.3 变配电所的设置

  一般应根据负荷容量、负荷分布以及建筑物功能分区的实际情况,与相关专业协调确定变配电所的位置以及数量。变压***容量应根据计算容量选择,变压***的负荷率一般取70%~85%。低压线路的供电半径一般不宜超过200m,当供电容量超过500kW,供电距离超过200m 时,宜考虑增设变配电所。只要条件许可,变配电所的位置应尽量靠近负荷中心,从而简化了配电系统,有利于增强系统的稳定性与安全性,同时也减少了线缆的使用量,降低因线路造成的电能损耗.由于首层空间的商业价值比较高,一般高层建筑的变配电所设于负一层,便于通过地下停车库的车道运输变配电设备。

  2.4 高低压供电系统结线型式及运行方式

  对于高层建筑,其高低压供电系统结线型式及运行方式一般做如下设计:高压系统采用一路l0kV 高压进线,结线型式采用单母线运行方式;变压***低压侧采用单母线分段结线型式,每台变压***对应接一段母线,母线段之间采用母联开关联络,正常情况下各段母线分列单独运行,母联开关打开,当其中一台变压***故障退出运行时,母联开关手动合上,由同组的另一台变压***保证部分重要负荷的供电,当故障的变压***恢复供电后,母联开关自动打开,恢复正常运行方式。母联开关与进线开关应具有电气联锁功能并加机械联锁,以防止电源倒送。变压***低压侧设置应急母线段,由正常电源与备用柴油发电机电源经双电源切换开关向该母线段供电,以保证应急情况下一级负荷的供电,双电源切换开关设有电气和机械联锁,防止发生向市电反供,消防负荷均采用双回路供电,在末端配电箱切换。

  2.5 电能计量装置

  商业用电采用高压计量,居民用电采用低压计量到户。商业高压10kV进线侧装设专用计量柜,安装有功电度表、无功电度表;变压***低压侧不同用户的供电回路分别装设有功电度表,监视仪表根据供电部门及建设方要求设置。为了方便管理,一般商铺分户******集中设于每层******间或配电间,住宅用户采用一户一表,九层以下(包括九层)的住宅楼,******箱可集中设于首层******间内;九层以上的住宅楼,******箱分设于每层的电井内,为方便管理可设置远程抄表系统,梯灯及电梯用电单独计量,由住户分摊。

  2.6 备用电源和应急电源

  自备柴油发电机组的容量按照需供电的最大稳定负荷,计算时分别考虑消防情况和非消防情况下必须保证的电源容量,取其较大者。

  当市电中断时,柴油发电机组应立即启动,并在15s内投入正常带负荷运行;当市电恢复时,机组自动退出工作并延时停机。

  3 供电线路的重要性

  3.1 供电线路安全的设计

  供电电源在满足电力负荷的要求下,供电线路的安全可靠也是非常重要的。供电线路敷设方式应根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布及环境特征等因素确定。应避免因外部热源、灰尘聚集及腐蚀或污染物存在对布线系统带来的影响。并就防止在敷设及使用过程中因受冲击、振动和建筑物的伸缩、沉降等各种外界应力作用而带来的损害。而高层民用建筑消防用电设备应采用专用的供电回路,消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置,其配电线路敷设应符合有关规范的要求。在建筑电气设计中,地下室车库应急照明配电常常直接明装在车库墙上,而配电箱又没有作防水措施,一旦火灾发生在配电箱附近,配电箱很容易被烧毁,因此宜设置配电间来放置配电箱,以保证应急照明供电的可靠性。

  3.2 供配电系统设计规范要求

  根据供配电系统设计规范要求规定:在不影响一、二级负荷中断供电的情况下,配电线路被前段线路短路保护电***有效保护,且此段线路和过负载保护电***能承受通过的短路能量,可不装设短路保护。本着安全、节约的原则,在建筑电气低压供配电设计中,无论在城区内的高层建筑群还是郊区楼盘的别墅和低层建筑群中的低压配电方式,大部分均采用分区树干式的配电方式,另外在城市的路灯供配电中,每个灯杆内从灯头到灯杆脚的连接线与干线接驳的接线方式也是树干式供电的一种方式,在设计实践中干线首端安装的短路保护电***能保护分支线多少长度,即安全长度为多长?如何确定?是设计人员需要探讨的问题。

  4 配电系统的设计

  低压配电采用树干式和放射式混合配电,地下室负荷较大,从低压配电房采用放射式配电,从低压配电房到地上各层配电箱采用树干式配电,从层间配电箱至负荷采用放射式配电;大容量干线采用封闭式母线槽,小容量干线采用铜芯塑料电缆;垂直部分沿电缆井敷设,水平部分采用金属桥架或金属线槽敷设,支干线及支线采用阻燃或难燃塑料绝缘导线,放射式采用阻燃或难燃铜芯电缆。

  一般动力、照明由低压配电柜正常电源母线段供电,火灾应急照明、消防电梯、消防水泵、防排烟风机及消防中心等一级负荷采用双回路供电,并在线路末端配电箱处自动切换,一回路引自应急电源母线段,另一回路引自正常电源母线段,双回路电源切换柜为自投自复,设电气和机械联锁。

  5.结语

  随着社会的发展,城市现代化进程的推进速度越来越快,高层建筑在我国各城市特别是大城市得到迅速发展,但它给人们特别是设计人员带来了许多问题。在对高层建筑供配电系统进行设计时,其负荷容量计算是否准确,供电电源选择及变配电所布置是否合理,供配电系统是否经济,运行是否能保持稳定、安全等方面,将决定其最终成果的优劣。