智能化建筑電氣供配電系統(tǒng)負荷計算與設計

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學院 陳聲友

在建筑供配電系統(tǒng)方面，展開相應的設計作業(yè)時最為關(guān)鍵的內(nèi)容便為負荷計算，可以給變壓器的選擇等工作帶來必要的支撐，由此確保電氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的運行，且可以發(fā)揮出對應的節(jié)能作用，促使負荷計算和電氣設計實現(xiàn)有效的整合，能夠?qū)ㄖ┡潆娤到y(tǒng)方案起到相應的優(yōu)化作用，由此使得建筑的智能化得到較大的提升，且可以確保安全性，在此經(jīng)過里還會達成實用性，這對于樓宇的智能化而言會打下堅實的基礎。

以智能化建筑來看，其會給住戶帶來較多的便利，這種情況下內(nèi)部的用電設備呈現(xiàn)出了多元化的特點，這樣對供電系統(tǒng)的負荷有了更為嚴格的要求。進行供配電系統(tǒng)的負荷計算及科學設計，會對電氣系統(tǒng)的有效運行起到積極的促進作用?；诖吮疚恼归_了相關(guān)的分析，希望能夠帶來借鑒。

1 智能化建筑電氣供配電系統(tǒng)的負荷計算

1.1 負荷計算方法

圖1 智能化建筑

常用的負荷計算方法有二項式法、利用系數(shù)法、需要系數(shù)法等幾種。本文以需要系數(shù)法為例，對供配電系統(tǒng)進行負荷計算。公式如下：Pjs=KxPs，式中：Pjs為有功功率，單位為kW；Kx為需要系數(shù)，由住宅戶數(shù)決定；Ps為總設備容量，單位為kW。

1.2 用戶負荷計算

家用電器的增加，使得居民用電負荷也呈現(xiàn)出明顯的遞增現(xiàn)象。按照家用電器功率的不同，可以分為3類：I類包括電冰箱、空調(diào)等大功率用電器，在安裝時要求有接地端子和接地線[1]；II類包括吹風機、微波爐等電器，沒有接地要求，但是必須使用雙重絕緣；Ⅲ類包括手機充電器、電動剃須刀等。

有功功率計算公式為：PeKx=UeIjscosφ，式中：Pe為額定功率，取值為6kW；Kx為需要系數(shù)，普通住房取1；Ue為額定電壓，取220V；cosφ為功率因數(shù)，常用家用電器取0.85，則上式計算所得Ijs結(jié)果為32A。

表1 不同住宅戶數(shù)的需要系數(shù)值

1.3 公共電力負荷計算

住宅公共電力負荷主要指公共照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等電力設備運行產(chǎn)生的負荷。以排煙機為例，其負荷計算方式如下：首先根據(jù)設備型號查找其運行功率，某型號排煙機的功率為11kW、并且為三相負荷，則參照公式：式中：Pe、Kx取值同上，電壓U為380V，公共電力設備的功率因數(shù)取0.8，則上式中計算的Ijs值為21A。

2 智能化建筑電氣供配電系統(tǒng)設計及綜合布線

在智能建筑用電方面往往有著眾多的設施，整體的耗電量相對較大，這種情況下展開估算時便存在著相當程度的難度，如此便對供電的可靠性有了更為嚴格的要求，而且在電源質(zhì)量方面也有著極高的標準，展開智能建筑的配電系統(tǒng)工作時必須要把側(cè)重點放在下列。

圖1 配電自動化結(jié)構(gòu)圖

2.1 準確估算用電負荷

和一般建筑進行對比的話，在智能建筑方面，其所產(chǎn)生的具體用電負荷通常都無法進行精準的估算，因為使用了相對較多的高科技產(chǎn)品，這樣便使得整體的工作復雜度隨之提升，由于這些高科技產(chǎn)品通常都會存在著更換頻繁的特點，那么從最初的設計到圖紙到制作完成都會存在變化的可能[2]，這種情況下便會使得設備的負荷也存在著變化的情況。

在電氣施工人員方面，展開相應的圖紙繪制工作前便要完成好對應的用電負荷驗算，而在驗算方法上通常都要把系數(shù)法當成是主要的措施，由此則是借助負荷密度法展開相應的核驗工作。部分高層建筑通常都需要相對較長的建筑周期，假若出現(xiàn)資金等方面的問題的話，那么整體的建設周期會更長，如果發(fā)生這種問題的話，必須要結(jié)合產(chǎn)品的變化從而給建筑的用電負荷展開相應的二次復核驗算，假如變化相對較大的話，那么則是應該由設計單位展開相應的修改工作，由此保障電氣設施和材料能夠得到全方位的應用，且可以處于安全運行的情況，并且可以很好的防止出現(xiàn)成本的浪費[3]。

2.2 合理劃分負荷等級

以智能建筑來看，其所包含的全部用電設施必須展開相應的負荷等級劃分，工作要結(jié)合劃分的結(jié)果從而進行相應的供電，由此保障整體供電的安全可靠。和一般的用電設施進行對比的話，智能設施往往都會處于連續(xù)工作的狀態(tài)之下，這種情況下應該結(jié)合有關(guān)的規(guī)范展開相應的等級劃分。

在進行管理工作時，所運用到的計算機及其外部設施往往都會將其負荷劃分成一級，而在供電措施方面則是會借助雙電源末端自切，以及USP展開供電，這種情況下所允許的斷電周期是0～4ms。而在主要業(yè)務方面，這一部分所應用到的電子計算機等則是應該結(jié)合負荷等級層而進行劃分，主要為一級，在供電措施方面能夠借助雙電源末端展開自切，而與之對應的允許斷電時間是4ms～200ms。

在通訊設施方面，結(jié)合對應的負荷等級展開相應的劃分、主要為一級，在供電措施方面借助雙電源末端展開自切，而與之對應的允許斷電周期是4ms～200ms。消防泵等設施方面，結(jié)合對應的負荷等級展開劃分，為一級，在供電措施方面主要借助雙電源末端自切，而在允許斷電時間上主要是對應的數(shù)值是4ms～200ms。對客梯電源與生活水泵，需將其負荷等級劃分為二級[4]，供電措施采用雙電源供電，允許斷電時間為200ms～1500ms。當發(fā)現(xiàn)設備負荷等級劃分有誤或供電措施有誤時，應立即上報至設計單位，由設計單位進行修改。

最后是客廳電源和生活水泵等。結(jié)合對應的負荷進行等級劃分，此部分為二級，所使用的供電措施為雙電源供電。如果出現(xiàn)設備負荷等級劃分錯誤、或者是在供電措施方面存在問題的話，那么則是應該進行上報，傳送到對應的設計單位，由該部門展開相應的修改。

2.3 保證電源質(zhì)量

當用電設備進行相應的作業(yè)時，整體的性能往往會被電源質(zhì)量所影響，而電源質(zhì)量還會對電力系統(tǒng)的安全可靠性造成非常大的影響，所以在智能建筑電源方面，必須要確保質(zhì)量可以符合對應的規(guī)范：

首先，在電壓傳輸方面，對應的損耗必須處于相對較小的態(tài)勢下，并能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的穩(wěn)定，必須要保障不會出現(xiàn)過大的諧波分量。通常也在電壓波動方面必須要保持在±5%，而在頻率變化方面則是必須要小于正負±0.5%，整體的波形失真率則是必須小于10%，展開相應的設計工作時，圖紙所呈現(xiàn)的往往為理想狀況，為能夠?qū)ΜF(xiàn)場電源的具體情況有著較好的掌握，這種情況下必須要結(jié)合現(xiàn)場的實際狀況，同時從業(yè)主方的具體需求出發(fā)，從而應用有效的措施。

其次，要將側(cè)重點放在電壓波動層面，能夠借助下列措施展開相應的控制，如果是容量相對較大的設施，則是可以借助專用的變壓器展開供電工作，而如果是容量相對較大并要頻繁啟動的設施，那么則是應該借助降壓啟動，由此降低給電網(wǎng)造成的沖擊，電力系統(tǒng)里通常存在著很多的電力設施出現(xiàn)諧波的可能，面對這些設施，則是能夠借助與之關(guān)聯(lián)的措施從而實現(xiàn)對諧波出現(xiàn)的有效抑制。

最后，如果應用大的設施，對電源質(zhì)量有著較為嚴格的要求，那么則是可以借助已鎖相的轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān)UPS系統(tǒng)進行供電[5]。

2.4 智能建筑綜合布線

在智能建筑方面，往往都會對通信有著非常高的要求，主要表現(xiàn)為語音通信、數(shù)據(jù)通信、視頻信號通信等，而這些系統(tǒng)的應用往往會借助綜合布線展開，這種方式能夠帶來一種不同系統(tǒng)全部可以有效使用的線路，也就是對多元的系統(tǒng)展開有效的連接，由此達成全方位的整合，而以具體的施工方法來看，這和先前的布線方式有著非常大的不同。

首先在綜合布線施工方面，這部分的工作能夠進行劃分，表現(xiàn)為布管與布線、還有設備連接等，在布管與布線方面有著相當程度的共同性，不管應用何種產(chǎn)品，相應的施工方法都有著相當程度的類似性，并且必須依據(jù)一種標準。而在設備連接方面則是也盡可能的去遵循相同的標準，然而在包含連接方式確定等內(nèi)容上則是能夠由廠家進行決定。

在這部分的工作上沒有統(tǒng)一的標準，這種情況下展開施工的工作人員，則是能夠結(jié)合業(yè)主的具體需求、借助對不同類型產(chǎn)品的具體情況的有效分析以及對比，由此選出性價比高的產(chǎn)品。還應該在施工前對安裝的標準展開相應的明確，具體施工時應該進行嚴格的執(zhí)行。如果路徑不同的話，展開相應的布線方式選擇時，必須從現(xiàn)場環(huán)境的具體實際出發(fā)，由此結(jié)合具體的情況選出與之匹配的方式。然而需要注意的是，必須要防止受到原設計的影響。

其次，在資料編制管理方面，施工方必須要扎實的完成好資料的編制作業(yè)，在資料方面通常要包括設計圖紙，主要是總體結(jié)構(gòu)圖等。還有就是施工圖紙，最后則是在進行施工時出現(xiàn)的記錄和相應的變更資料等。

3 智能建筑防雷接地

和一般建筑進行對比的話，智能建筑里往往有著更多的電子設施，而這些系統(tǒng)和設施通常都對抗干擾有著更為嚴格的要求，所以在進行電氣施工時應該完成好相應的防雷接地工作。假若在開展此項工作時依舊使用的是一般建筑的方法，僅僅把雷電流直接引到地下，那么必然會使得周邊的空間出現(xiàn)電磁場變化，造成周邊導線出現(xiàn)一定的感應電流，由此給電子設施帶來相應的破壞，所以在智能建筑方面整體都必須有著較好的接地，借助設置足夠的防雷引下線由此能夠?qū)﹄娢粚崿F(xiàn)多層的屏蔽，這樣可以使得建筑設施呈現(xiàn)更加可靠的安全性。

展開具體的防雷接地工作時，相應的工作人員必須要完成好電位的檢查，明確全部的連接點都能夠符合具體的規(guī)范，且要確保電氣連接可以處于良好的狀態(tài)，假若存在斷線的話，那么則會因為雷擊而出現(xiàn)相應的感應電壓，所以必須在不同的均壓環(huán)隱蔽前展開接地點電阻與等點位的測試作業(yè)。還有，必須在建筑里的不同樓層展開相應的鏈接版設置工作，由此保障和接地主干線實現(xiàn)可靠的連接，最終給那些微電子設施帶來較好的保護，防止由于雷電的干擾出現(xiàn)損壞。假若條件許可的話，那么能夠構(gòu)建專門的接地干線，只服務于微電子設施，且能夠在進線端構(gòu)建專門的防雷設施。

討論：智能化建筑內(nèi)部電氣設備數(shù)量的增加，對供配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性有著更高的要求，因而做好系統(tǒng)設計和負荷計算，成為智能建筑建設的一項重要任務。在使用系數(shù)法準確計算供電負荷的基礎上，科學選擇合適的變壓器、繼電保護器和備用電源，完善供配電系統(tǒng)的功能，對維護建筑內(nèi)部電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運行，以及各項智能服務的提供有積極幫助。