民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

劉愛蘭

摘要：建筑供配電是保證建筑設(shè)施正常運(yùn)行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到民用建筑的安全。設(shè)計(jì)的合理性直接影響到民用建筑電氣設(shè)備的投資、運(yùn)行及管理，因此供配電設(shè)計(jì)除了要保障人身安全、供電可靠、技術(shù)先進(jìn)外，還要檢驗(yàn)設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中是否經(jīng)濟(jì)、合理。本文通過分析我國目前高層民用建筑幾種供配電設(shè)計(jì)方案，對(duì)目前建筑供配電設(shè)計(jì)方面存在的問題進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：建筑;供配電;負(fù)荷;消防

一、電力負(fù)荷等級(jí)劃分及供電要求

1.負(fù)荷分級(jí)

由于不可能對(duì)所有的用電單位和用電設(shè)備都采取相同的供電措施，所以供配電設(shè)計(jì)應(yīng)首先對(duì)用電單位和用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)。負(fù)荷分級(jí)應(yīng)根據(jù)用電單位（即電能用戶）和用電設(shè)備的規(guī)模、功能、性質(zhì)及其在政治、經(jīng)濟(jì)上的重要性進(jìn)行確定。國際上普遍的做法是將負(fù)荷按應(yīng)急電源自動(dòng)切換的允許中斷供電時(shí)間劃分為0s、小于0.15s、0.5s、15s和大于15s五個(gè)級(jí)別，而我國則是沿用前蘇聯(lián)的做法，按用電單位或用電設(shè)備突然中斷供電所導(dǎo)致后果的危險(xiǎn)性和嚴(yán)重程度分為一、二、三級(jí)。另外人防工程負(fù)荷分級(jí)中用電負(fù)荷應(yīng)分別按平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)用電負(fù)荷的重要性、供電連續(xù)性及中斷供電后可能造成的損失或影響程度分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。由于各行業(yè)的各類負(fù)荷很多，通用性規(guī)范只能對(duì)負(fù)荷分級(jí)作原則性規(guī)定，具體行業(yè)中負(fù)荷等級(jí)詳細(xì)的劃分需在相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。

2.供電要求

2.1 供配電系統(tǒng)力求簡單可靠，操作安全，運(yùn)行靈活，檢修方便。正常工作電源與柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急電源應(yīng)自成系統(tǒng)、獨(dú)立配電，事故時(shí)應(yīng)能自動(dòng)切換。消防用電等一類負(fù)荷在火災(zāi)情況下，由應(yīng)急電源保證連續(xù)供電，二類負(fù)荷應(yīng)保證兩回路切換供電.低壓配電級(jí)數(shù)不宜過多。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級(jí)數(shù)一般不多于四級(jí)，重要負(fù)荷不超過一級(jí)?？偱潆婇L度一般不宜超過200m，每路干線的負(fù)荷計(jì)算電流一般不宜大于200A.

2.2 變配電設(shè)備的布置應(yīng)便于安裝和維護(hù)。高層民用建筑的地下層通常有兩層，宜將總配電室（變電所）設(shè)在地下一層。柴油發(fā)電機(jī)宜用風(fēng)冷式機(jī)組，且機(jī)房最好設(shè)置在地下一層;一是便于通風(fēng)冷卻;二是可與變配電室中的設(shè)備共用運(yùn)輸通道。為防火的需要，不宜設(shè)置可燃油浸的電力變壓器、高壓電容器和多油開關(guān)，而應(yīng)采用干式變壓器與高壓真空開關(guān).各樓層配電室宜設(shè)在電氣豎井內(nèi)，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內(nèi)的不同側(cè)面.

2.3 供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)合理。民用建筑中的低壓配電網(wǎng)絡(luò)多采用混合式配電系統(tǒng)。其中地下室與裙樓部分采用放射式配電，主體部分采用樹干式配電。根據(jù)負(fù)荷大小和樓層層數(shù)的多少，決定選用分區(qū)樹干式還是母線樹干式配電系統(tǒng)。樹千式的配電形式一般為電纜或插接式絕緣母線槽沿垂直的電氣豎井內(nèi)敷設(shè).

2.4 要適應(yīng)建筑的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新設(shè)備、新材料、新功能等不斷增多，因此供配電系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)高層民用建筑不斷發(fā)展的需要。供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是建筑電氣設(shè)計(jì)的重要組成部分，合理與否會(huì)影響整個(gè)建筑使用功能及安全。

二、負(fù)荷的計(jì)算及變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選配

目前我們通常根據(jù)負(fù)荷的不同分類，按需要系數(shù)法算出建筑物的計(jì)算負(fù)荷，據(jù)此選擇變壓器的容量及臺(tái)數(shù)。

1.負(fù)荷計(jì)算

負(fù)荷計(jì)算一般采用需要系數(shù)法。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷：

PJS=Kx·PS ? ?QJS= PJS ·tgф ? SJS= PJS/cosф

式中PJS-----有功功率（KW），QJS-----無功功率（KVAR）

SJS-----視在功率（KVA），cosф----- 功率因數(shù)

PS-----用電設(shè)備組的設(shè)備功率（KW）單相負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上。當(dāng)無法使三相完全平衡，且最大一相與最小一相負(fù)荷之差大于三相總負(fù)荷的10%時(shí)，可以將設(shè)備容量的算數(shù)和乘以需要系數(shù)。不同類型的設(shè)備的視在功率，應(yīng)將其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別相假后求其均方根。注：一般動(dòng)力設(shè)備為3臺(tái)以下時(shí)，需要系數(shù)取為 Kx=1;

2.照明負(fù)荷需要系數(shù)的大小與燈的控制方式和開啟率有關(guān)

2.1 大面積集中控制的燈比相同建筑面積的多個(gè)小房間分散控制的燈的需要系數(shù)大。插座容量的比例大時(shí)，需要系數(shù)的選擇可以偏小些。

2.2 配電干線和變電所的計(jì)算負(fù)荷為各用點(diǎn)設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷之和，再乘以同時(shí)系數(shù)（Kt），Kt一般取0.8～0.9。

3.變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇

變壓器的容量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小、負(fù)荷等級(jí)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等因素進(jìn)行選擇，保證滿足全部用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的需要。變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)盡可能選擇雙數(shù)，便于兩兩低壓聯(lián)絡(luò)，并且相互聯(lián)絡(luò)的兩臺(tái)變壓器容量也不宜相差太多。民用建筑中單臺(tái)變壓器容量最好在630KVA～1250KVA之間，不宜超過1250KVA，但當(dāng)用電設(shè)備容量較大、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理、運(yùn)行安全可靠時(shí)，可采用2000KVA～2500KVA的變壓器。應(yīng)該注意的是因照明設(shè)備允許壓降為10%，故大容量用電設(shè)備應(yīng)與照明設(shè)備分別選用不同的變壓器。

三、柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷計(jì)算及容量的選配

1.柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷計(jì)算必保的消防負(fù)荷

平時(shí)備用火災(zāi)時(shí)才啟動(dòng)的消防計(jì)算負(fù)荷（Pj1）。如：一般按一個(gè)著火點(diǎn)考慮需開啟的消防水泵、排煙風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)防火卷簾、電動(dòng)防火門、消防新風(fēng)機(jī)等。（同層有幾個(gè)防火分區(qū)時(shí)，若某一個(gè)防火分區(qū)著火，所開啟的防排煙最大負(fù)荷為本著火分區(qū)及相鄰上、下兩層的兩個(gè)防火分區(qū)的防排煙設(shè)備）。

停市電時(shí)，必須由發(fā)電機(jī)供電的計(jì)算負(fù)荷（Pj2）。如：應(yīng)急照明（包括備用照明、疏散照明、安全照明）、消防電梯、消防控制室、通信機(jī)房、防盜監(jiān)控機(jī)房、大中型計(jì)算機(jī)房等重要設(shè)備用電，特別重要負(fù)荷，一級(jí)負(fù)荷中的部分或全部負(fù)荷。

2.宜保的重要負(fù)荷

停市電非火災(zāi)時(shí)，宜由發(fā)電機(jī)帶的重要計(jì)算負(fù)荷（Pj3）。如：部分或全部客梯、生活水泵、廚房動(dòng)力、餐廳1/4～1/3照明、商場1/4～1/3照明、賓館鍋爐房、星級(jí)客房照明等。宜將大型封閉式大商場中的空氣處理機(jī)、新風(fēng)機(jī)做為重要負(fù)荷。

四、供配電系統(tǒng)在消防上的設(shè)計(jì)

為考慮發(fā)生特殊及火災(zāi)情況，可增配一自動(dòng)起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。由兩個(gè)部分給消防設(shè)備供電，第一部分是由電網(wǎng)供電，第二部分由柴油發(fā)電機(jī)供電，并在最末一級(jí)配電箱處進(jìn)行自動(dòng)切換。當(dāng)主電源故障時(shí)，由柴油發(fā)電機(jī)組給整個(gè)建筑供電。由于電網(wǎng)電有工作電源和備用電源，柴油發(fā)電機(jī)組只需在工作電源和備用電源均無電時(shí)才起動(dòng)。這樣就大大提高了供電系統(tǒng)的可靠性。

工作電源按專線考慮，備用電源按工作電源發(fā)生故障后能維持主樓電梯、客房照明的負(fù)荷計(jì)算。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)切除非消防用電，自動(dòng)接通消防泵、噴淋泵等消防設(shè)施。這樣可以降低變壓器的容量，而柴油發(fā)電機(jī)組的增配彌補(bǔ)了供電可靠性。這樣基建投資省、經(jīng)濟(jì)效益高。

五、結(jié)束語

以上介紹了工程的概括，結(jié)合部分規(guī)范闡述一下該系統(tǒng)。就電負(fù)荷、消防方面，合理性，安全性作了闡述。建筑工程的電氣設(shè)計(jì)中，需要講究設(shè)計(jì)的可操作性、延續(xù)性、系統(tǒng)性和整體協(xié)調(diào)性。所以在建筑工程中尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

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