商業(yè)建筑供配電設計探討

陳勇

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶 400042）

商業(yè)建筑供配電設計探討

陳勇

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶 400042）

商業(yè)區(qū)建筑供配電設計在建筑電氣設計中有著重要地位，一定程度上決定著商業(yè)區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展命脈，商業(yè)區(qū)建筑供配電設計要將資源的有效利用和商業(yè)發(fā)展的效率完美結合，本文主要從商業(yè)區(qū)建筑供配電設計應用的層面進行探討。

商業(yè)區(qū)；建筑；供配電

1 引言

現(xiàn)代商業(yè)區(qū)一般都是綜合性的消費場所，想要保證這個巨大的商業(yè)機器能夠正常運轉，供配電是整個商業(yè)運轉必不可少的基礎設施。所以在充分利用資源的前提下，商業(yè)區(qū)建筑供配電設計要在提高商業(yè)效率上下足功夫，本文主要從電氣負荷、供電方式、開閉所和變電所位置、應急電源、變配電室設計、PLC在建筑智能化中的應用和節(jié)能設計，這七大方面對現(xiàn)代商業(yè)區(qū)建筑供配電設計進行淺析。

2 商業(yè)區(qū)建筑供配電設計的應用方面

2.1 電氣負荷

所謂用電負荷，就是電能用戶的用電設備在某一時刻向電力系統(tǒng)取用的電功率的總和。根據(jù)對用電可靠性要求的不同，用電負荷分等級為三級：一級負荷、二級負荷、三級負荷。具體用電負荷的數(shù)值，是參照各個單體建筑的使用性質和專業(yè)上與此關聯(lián)的資料提供的相關數(shù)據(jù)來進行統(tǒng)計的。

按照國家有關規(guī)定，一級負荷供電包括為：超市、商場用于經(jīng)營管理的計算機系統(tǒng)；超商場、營業(yè)廳的備用照明用電；值班照明；走廊照明；客梯用電；電子信息設備機房用電；安防系統(tǒng)用電；生活水泵；排污泵；消防設備（包括消防電梯、安全出口照明、消防泵、疏散指示照明、防排煙風機），其中超市及商場用于經(jīng)營管理的計算機系統(tǒng)為一級負荷中的特別重要負荷。二級負荷供電包括為：空調用電和自動扶梯。其余為三級負荷供電。在統(tǒng)計用電負荷時，建成后的停車場一般不包括在用電負荷的計算范圍之內(nèi)。

2.2 供電方式

供配電系統(tǒng)由多個單體建筑組成，供電范圍較大，且各建筑單體間關系比較復雜，建筑功能繁多，設計時要注意合理安排各建筑內(nèi)地下室車庫和電氣豎井的供電路徑。動力與照明配電線路盡量分開設置，供電方式采用放射式與樹干式相結合。高壓采用兩路電源供電，10kV主接線采用單母線或單母線分段運行方式，不設置聯(lián)絡開關，低壓側采用單母線分段方式，設進線開關與母線聯(lián)絡開關采用電氣加機械聯(lián)鎖形式。商業(yè)經(jīng)營用計算機除采用專用雙電源供電外，另加UPS應急電源供電，以確保供電的可靠性。變電所專用同路供電供廣播機房、安保中心、消控中心及消防等重要負荷采用，雙電源末端切換方式。經(jīng)濟型酒店則在其內(nèi)部設置配電間，經(jīng)二次分配后引出配電干線。大型的空調設備配電采用專用同路送至機房內(nèi)的配電室，經(jīng)分配后放射式引至各機組及泵組控制柜。大型超市由其自行負責的獨立變電所直接供電（如圖1）。

2.3 變電所和開閉所位置

總的變電所和開閉所一般設置在公共設施區(qū)域內(nèi)，經(jīng)過分配再引至相應的區(qū)域變電所。設計時一般宜將住宅部分和商業(yè)公建部分的變電所分開設置，根據(jù)各單體建筑供電距離和性質來設置變電所。由電業(yè)局負責住宅部分變電所運行管理，物業(yè)負責商業(yè)公建部分的變電所運行管理。根據(jù)建筑工程實際所包含的用電負荷等級，設置與之匹配的供電電源，而且最好從不同的變電所供電，因等級不同而設置的供電電源，提供不同的電力質量和保障。最后根據(jù)負荷分布確定供電范圍、變電所位置及變壓器的容量。

圖1 應急電源接線示例

2.4 應急電源

應急電源設計時，一般均設置柴油發(fā)電機房，其內(nèi)設置帶自動啟動裝置的柴油發(fā)電機組。當市電突然停電時，柴油發(fā)電機組能自動啟動運行，并能保證在15s內(nèi)向建筑內(nèi)應急照明設施、消防設備等重要負荷提供第二電源保障。當恢復市電后，柴油發(fā)電機組所帶負荷自動轉接到市電電源，柴油發(fā)電機組自動停止運行。應急照明除柴油發(fā)電機提供第二電源外，還需在燈具內(nèi)自帶蓄電池作第三電源保障，當市電斷電后，發(fā)電機運行前，應急燈具依靠蓄電池提供電源轉化間隙的供電保障，滿足應急照明轉換時間的要求。

2.5 變配電室

變配電室的具體位置設計，要充分考慮節(jié)能減排和實際業(yè)主管理的要求，將變配電室安置在用電負荷較為集中的地方。大型商業(yè)建筑面積較大，結構形式多樣，功能復雜，電氣負荷分散，其復雜性不利于統(tǒng)一管理，所以需要根據(jù)建筑特點設置垂直和水平相結合的供電路徑。為了保證末端設備供電路徑的可靠性，需要盡可能的在不同區(qū)域的負荷中心設置強弱電豎井，這樣既能給施工和日常維護工作帶來便利，同時也能將線路上的損耗大大降低，給供電質量提供有力的保障。

根據(jù)施工現(xiàn)場的建筑環(huán)境和實際情況來選擇合理的接線方式，在設置時要注意地下室和各建筑內(nèi)的電氣豎井的對應關系，否則容易造成地面上的建筑內(nèi)電氣豎井布置不合理，因此需要供配電設計人員與相關專業(yè)間多溝通交流，增強其他相關專業(yè)知識。

各變配電室的配電及計量最好獨立分開，變壓器之間是互為備用的。在正常運行時，多路電源應同時供電。中壓斷路器一般采用真空斷路器，設置是直流操作。變配電室內(nèi)在每兩個變壓器的低壓側母線間設置聯(lián)絡開關。當其中任何一個路線需檢修或發(fā)生供電故障時，能閉合母聯(lián)開關，保證供電的連續(xù)性。動力負荷和照明負荷一般分別由各自專用的變壓器來進行供電，這樣使管理方面和維護方面都能更便捷。

在工程變壓器安裝容量的配電系統(tǒng)中，每個變配電室需均設高壓計量，母聯(lián)處設置速斷保護和過流保護；進線處設置延時速斷保護、過流保護和零序保護；出線處設置速斷保護、過流保護、變壓器設高溫報警、超高溫跳閘保護、和零序保護。配電系統(tǒng)采用低壓集中自動補償方式，每臺變壓器低壓側分別設電容補償柜進線無功自動補償，補償后功率因數(shù)不小于0.9。電容器組采用自動循環(huán)投切方式，避免因電容器組使用率不均衡而影響電容器的使用壽命。工程內(nèi)采用樹干式配電與放射式兩種方式相結合的混合配電方式。在一些大型設備用房如水泵房、冷凍機房等處，優(yōu)先采用放射式供電方式，由變配電室經(jīng)電氣豎井直接輸送到用電點，對于應急負荷、重要負荷、消防負荷的配電均采用雙電源供電，并能達到自動切換。

2.6 PLC在建筑智能化中的應用

PLC即為可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。成本比較低、維修比較方便、編程比較簡單、占地面積小、可靠性比較高是PLC的主要幾大特點。近年來，以PLC作為核心管理和核心控制器件的建筑智能化技術被廣泛運用。

PLC在建筑智能化中應用具有幾大優(yōu)勢：①硬件電路安裝和維護簡單：PLC具有模塊式的外觀，統(tǒng)一化的技術接口，使得硬件安裝和硬件維護簡單便捷。②程序語言簡單易學：計算機編程對于很多負責建筑智能化技術系統(tǒng)開發(fā)的工程師們很陌生，而PLC編程語言具有標準性的圖形化程序編程語言，這樣操作和系統(tǒng)調試都更簡單。③控制電路簡單可靠：PLC運用程序語言的邏輯運算，使得操作系統(tǒng)簡化，代替了傳統(tǒng)的運用大量開關、交流接觸器、繼電器等控制器件的自動控制方式。此外，PLC采用的I/O輸入/輸出系統(tǒng)不同于一般電路，在電路上不與PLC內(nèi)部電路組成閉合同路，完全將微機主電路與信號輸入電路、功率輸出電路隔開，使得PLC在有效采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，再經(jīng)由程序處理后直接控制強電操作系統(tǒng)成為可能。④能夠與變頻器結合，以達到節(jié)能的目的。常規(guī)的電氣控制系統(tǒng)都是通過反復開關機器來實現(xiàn)控制的，在此種模式下，由于電機啟動的電流非常大，當電機滿負荷運行時能源的浪費極大。而PLC能夠根據(jù)現(xiàn)場的實際情沉采集溫度等相關信息，并通過變頻器控制變頻電機運行，減少電機的頻繁開關和啟動滿負載運行，從而達到高效節(jié)能的目的。

圖2 PLC組成框圖

2.7 節(jié)能設計

商業(yè)區(qū)建筑的節(jié)能是指建筑內(nèi)能源消耗與合理利用之間的平衡關系。關于供配電系統(tǒng)的節(jié)能設計，是由現(xiàn)場直接數(shù)字控制器（DDC）系統(tǒng)與通信接口進而建筑物智能化管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)全局性的管理的管控，以便及時掌握建筑能耗的發(fā)展變化趨勢。節(jié)能措施的一個手段是選用節(jié)能型設備，通過智能化系統(tǒng)進行控制，既能實現(xiàn)原有傳統(tǒng)建筑的節(jié)能，更重要的是通過智能化系統(tǒng)中各種先進的管理理念來實現(xiàn)優(yōu)化控。通過智能化系統(tǒng)對應急發(fā)電設備進行監(jiān)控，在故障出現(xiàn)時能及時報警，確保在臨時斷電、火災等事故發(fā)生時提供可靠供電。智能化系統(tǒng)的中央站能夠監(jiān)控，隨時發(fā)現(xiàn)并處理事故，減少停電時間為了減輕人員的工作勞動強度，為了更好的利用數(shù)據(jù)監(jiān)控，對供電系統(tǒng)、變電系統(tǒng)、電力負荷、配電系統(tǒng)等進行遠距離測量，各種遙測數(shù)據(jù)、開關檢修、合分閘操作及系統(tǒng)事故均能夠實現(xiàn)存盤保存、打印。通過遙測能夠記錄高峰與低谷用電，合理調配負荷，有效節(jié)約電能，實現(xiàn)優(yōu)化運行，從而有效的達到能源管理。

3 結束語

總而言之，商業(yè)區(qū)建筑供配電設計在建筑電氣設計中有著重要地位，其設計水平?jīng)Q定著商業(yè)區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展效果。本文對于商業(yè)區(qū)建筑供配電設計的相關問題進行了分析，從電氣負荷、供電方式、開閉所和變電所位置、應急電源、變配電室設計、PLC在建筑智能化中的應用和節(jié)能設計入手提出了相關思路，以期更好地提高商業(yè)區(qū)建筑供配電設計水平，促進城市商業(yè)區(qū)的發(fā)展。

[1]蔣鄧洪.現(xiàn)代商業(yè)區(qū)建筑供配電設計和研究[J].機電信息，2011（15）.

[2]郭春曉.住宅供配電工程建設與維護的探討[J].武漢電力職業(yè)技術學院學報，2007（01）.

[3]羅萬金.民用建筑變配電所設計探討[J].機電信息，2010（18）.

[4]浦廷民.某數(shù)據(jù)中心電氣設計[J].建筑電氣，2011（06）.

[5]謝燕林.淺談民用建筑工程低壓配電系統(tǒng)無功補償[J].科技與企業(yè)，2011（06）.

TU85

A

1004-7344（2016）11-0073-02

2016-4-5