智能建筑供配電系統(tǒng)分析

蔡洪濤

摘要：建筑變配電是建筑電氣的重要組成部分。本文對高層智能建筑的變配電系統(tǒng)組成、內(nèi)容和特點進行了分析和探討，供大家借鑒。建筑供配電是建筑電氣的重要內(nèi)容，建筑供配電設(shè)計的好壞直接影響建筑的建造成本。只有經(jīng)過仔細的研究探討，根據(jù)實際情況調(diào)查分析，因地制宜，這樣才能設(shè)計出一個好的建筑供配電系統(tǒng)工程。建筑變配電是建筑電氣的重要組成部分。本文對高層智能建筑的變配電系統(tǒng)組成、內(nèi)容和特點進行了分析和探討，供大家借鑒。

關(guān)鍵詞：智能建筑；供配電系統(tǒng)

所謂智能建筑是建筑技術(shù)與現(xiàn)代社會信息化技術(shù)有機結(jié)合的成果，就是以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。其基本內(nèi)涵是：以綜合布線為基礎(chǔ)，以計算機網(wǎng)絡(luò)為橋梁，綜合配置建筑內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，全面實現(xiàn)對通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、大樓內(nèi)各種設(shè)備（空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、消防、公共安全）等的綜合管理。

高層智能建筑規(guī)模比較大，除主樓外，還設(shè)有相應(yīng)的功能用房，如地下室、車庫及裙房等，所以電氣系統(tǒng)多，設(shè)備線路多，自動化程度高，用電負荷大，人員相對集中，對高層智能建筑的變配電可靠性及防火要求高。因此高層智能建筑變配電系統(tǒng)應(yīng)全面考慮和策劃。

1. 高層智能建筑變配電系統(tǒng)的組成

高層智能建筑變配電系統(tǒng)的組成由高壓配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、用電設(shè)備和變電所構(gòu)成。通常對大型建筑或建筑小區(qū)，電源進線電壓多采用10kV，電能先經(jīng)過高壓配電所，再由高壓配電所將電能分送給各終端變電所。經(jīng)配電變壓器將10kV高壓降為一般用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。

2. 高層智能建筑的負荷等級劃分的原則

按照《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ / T16 —2008）對負荷等級的劃分原則，根據(jù)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度而定，對負荷等級的劃分為一級、二級、三級負荷。在高層智能樓宇用電設(shè)備中，屬于一級負荷的設(shè)備有：消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警、自動滅火裝置、火災(zāi)事故照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門窗、卷簾等消防用電設(shè)備；安防設(shè)備；主要業(yè)務(wù)用的計算機及外設(shè)、管理用的計算機及外設(shè)；通信設(shè)備；重要場所的應(yīng)急照明。屬于二級負荷的設(shè)備有：客梯、生活水泵等。空調(diào)、照明等屬于三級負荷。

3. 供電電壓及電源

在電網(wǎng)穩(wěn)定的前提下，一般供電電壓為10kV，有些特殊的也采用35kV，選擇裝機容量在5，000kVA以上的變壓器裝機.為了確保智能建筑消防設(shè)施和其他重要負荷用電，通常采用兩個獨立電源來保障供電的可靠性，.一般采用兩路10kV電源單母線分段接線，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)；平時單母線分段運行，同時工作，互為備用。當(dāng)其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)能自動投入帶全部負荷。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機組，以備在兩路電源同時故障時由發(fā)電機組供電，發(fā)電機組要求在 15s 內(nèi)自動恢復(fù)供電，由于安防監(jiān)控等弱電系統(tǒng)一般不允許斷電，因此針對此系統(tǒng)需要設(shè)在線式UPS，實時為弱電系統(tǒng)供電。柴油發(fā)電機組應(yīng)急電源與工作電源之間必須采用可靠措施防止其并列運行。

4.變電站

在10kV的母線上，站用變中的高壓側(cè)短路一般等同于系統(tǒng)內(nèi)的短路電流，可以達到十幾千伏，有的甚至?xí)?，而且低壓?cè)出口的短路電流也比較大。因為站用變的容量相對較小，站用變通常情況下都是同用一個TA，而且一次額定電流也很小，為了能夠保證計量的正確性，TA變一般會選得很小。在這種情況下，巨大的短路電流容易因為站用變的故障而造成嚴重的TA飽和現(xiàn)象，以至于站用變保護裝置拒動。

5.繼電保護與計量

5.1繼電保護方式及信號裝置的設(shè)置，一般具有過流、速斷保護、零序保護及高溫報警，等功能。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響

5.2 計量

高層智能建筑通常在10kV變配電站設(shè)置高壓集中計量，在低壓側(cè)利用多功能數(shù)字儀表實現(xiàn)電壓柜出線回路的計量，在配電末端設(shè)精巧電表，設(shè)后臺監(jiān)控主機并遠傳至弱電總機房。

5.3變配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)

變配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對10kV變配電站的電力運行情況進行綜合監(jiān)控，避免因某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而影響整個建筑的供電。從而達到少人值班或無人值守變配電站的配置要求，節(jié)省運營成本，提高電能管理的質(zhì)量。

6. 配電系統(tǒng)

一般對于單臺容量較大的負荷或重要負荷采用放射式配電；對一般設(shè)備采用放射式與樹干式相結(jié)合的混合方式配電。通常對于小于37kW的電動機采用直接啟動方式啟動；37kW以上電動機可采用降壓啟動方式或軟啟動方式。于環(huán)境特別惡劣或潮濕場所的電氣設(shè)備設(shè)置剩余電流保護器。一類智能建筑，一級負荷的設(shè)備容量較大，且設(shè)置有發(fā)電機自備電源，為提高一級負荷的可靠性及不同等級負荷的投切，可將低壓母線分為三個不同的母線段：應(yīng)急負荷母線段、重要負荷母線段及一般負荷母線段。對消防用電及共他重要場所設(shè)施的用電，由應(yīng)急負荷母線段供電：當(dāng)正常電源停電時，又希望由自備電源供電的設(shè)備場所，可接至重要負荷母線段（此時應(yīng)確保沒有消防用電的情況下），其他設(shè)備，接至一般負荷母線段。

低壓出線電纜可選用低煙無鹵阻燃交聯(lián)屏蔽型電力電纜；除應(yīng)急照明通常采用低煙無鹵耐火交聯(lián)屏蔽型電力電纜，其它與消防有關(guān)的出線線纜宜選用礦物絕緣電力電纜。電纜明敷在橋架“線槽上，普通線纜與應(yīng)急電源線纜應(yīng)分設(shè)橋架”線槽或采取金屬隔離措施。

7. 弱電治理

智能建筑內(nèi)的各種弱電系統(tǒng)如計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、有線電視與衛(wèi)星電視系統(tǒng)等，容易受到雷電、電火花、電網(wǎng)瞬變、高次諧波等各種電磁脈沖的干擾，因此防雷、接地、屏蔽、濾波等技術(shù)得到改進，出現(xiàn)了 SPD 電涌保護器、漏電保護器、剩余電流監(jiān)視系統(tǒng)等保護設(shè)備，有力地加強了對建筑內(nèi)的電氣設(shè)備和人身的保護，大大提高了供配電系統(tǒng)的安全性。

8. 有特殊要求的設(shè)備配電

消防設(shè)備的配電，智能建筑的消防用電應(yīng)按一級負荷要求供電，對于消防控制、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機等的供電，還應(yīng)在最末一級配電箱處設(shè)置自動轉(zhuǎn)換裝置。電梯配電必須專用線路供電，不可與照明或其他負荷合用干線，以免影響其他設(shè)備正常工作。對計算機中心的配電，除了保證其負荷等級外，還應(yīng)注意必須專用線供電，即 PE 線與 N線要分開；計算機房應(yīng)按要求作局部等電位聯(lián)結(jié)；計算機房的配電箱處應(yīng)加裝 SPD，以防雷擊電磁脈沖沿線路入侵計算機等信息設(shè)備。

結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高，對建筑物功能要求也在不斷提高。供電系統(tǒng)是智能建筑的核心，要保證智能建筑的運轉(zhuǎn)正常就必須先做到供配電系統(tǒng)的安全與正常運行。所以，對于智能建筑來說，一個好的供配電監(jiān)控系統(tǒng)是非常重要的。設(shè)計人員在設(shè)計階段要根據(jù)負荷情況和建筑物本體功能綜合考慮，構(gòu)建一個安全可靠、經(jīng)濟合理的變配電系統(tǒng)。只有將它做好，整個智能建筑的安全才會有保障，社會的巨變，國家城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化進程的推進速度越來越快，各種高層建筑在我國大中城市得到迅速發(fā)展，但它給設(shè)計、施工人員帶來了許多相應(yīng)的問題。在對高層建筑供配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，其負荷容量計算需要非常準(zhǔn)確，供電電源選擇及變配電所布置要盡可能的合理，供配電系統(tǒng)要做到經(jīng)濟性、運行保持穩(wěn)定性、安全性，這樣才能決定最終成果的優(yōu)劣。

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