試論高層建筑供配電設(shè)計(jì)

1、<p>　　試論高層建筑供配電設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中其最重要的組成部分就是對(duì)于供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在其設(shè)計(jì)中，安全合理的設(shè)計(jì)是可以影響到高層建筑的使用功能。本文對(duì)高層建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；供配電 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

2、</p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑物的特點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)，前提必須安全可靠，以免影響無(wú)法正常工作，造成經(jīng)濟(jì)損失。相對(duì)于普通建筑，高層建筑的供配電系統(tǒng)安全要高得多，因此，如何設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、可靠的供配電系統(tǒng)至關(guān)重要。 </p><p>　　一、負(fù)荷等級(jí)及供電電源 </p>&l

3、t;p>　　高層建筑按現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范要求，消防用電設(shè)備如消防水泵、消火栓轉(zhuǎn)輸水泵、自噴接力泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、消控控制中心、應(yīng)急照明和疏散指示燈；客梯電力，生活水泵用電、排污水泵，電話(huà)機(jī)房和保安，航空障礙燈等用電設(shè)備均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電。其余用電負(fù)荷分別為二級(jí)或三級(jí)。 </p><p>　　高層建筑的供電電源，應(yīng)采用10KV雙回路供電。10KV雙回路供電電源分別來(lái)自不同的變電站：也可以是來(lái)自雙回路超

4、高壓供電的城市變電站的兩段獨(dú)立母線。 </p><p>　　對(duì)于重要的高層公共建筑，宜采用10KV回路電源引入，10KV三回路市電，分別采用兩路使用一路備用的運(yùn)行方式，兩路運(yùn)行的電源分別各帶一半的負(fù)荷。 </p><p>　　二、10KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　對(duì)于容量較大的高層及小高層住宅小區(qū)，每棟樓均有配套電梯、消防及噴淋設(shè)施，還有地下室人防及消防用

5、電，均為二級(jí)及以上等級(jí)負(fù)荷，要求雙電源供電。為滿(mǎn)足其供電要求，小區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)10kV開(kāi)閉所一座或多座，開(kāi)閉所內(nèi)部10kV電氣一次接線可根據(jù)小區(qū)的負(fù)荷性質(zhì)和外圍電氣網(wǎng)絡(luò)情況的不同采用兩條獨(dú)立的單母線或單母線分段接線。如某高層住宅小區(qū)，其建筑總面積為250080㎡，其中商業(yè)部分40080㎡，多層27000㎡，高層183000㎡?？偟淖≌瑧?hù)數(shù)約2100戶(hù)，每套住宅面積從90~150㎡不等。根據(jù)小區(qū)住戶(hù)單位面積計(jì)算及供電容量控制要求，小區(qū)總的用電負(fù)

6、荷為11380KW，供電容量約8000kVA左右；引用兩條獨(dú)立的10kV線路為小區(qū)供電。以上述初步方案確定小區(qū)為例，假如本小區(qū)最終負(fù)荷確定為8000kVA，且本小區(qū)以高層及小高層為主，包含二級(jí)負(fù)荷，故在小區(qū)內(nèi)設(shè)開(kāi)閉所一座，內(nèi)部10kV電氣主接線采用單母線分段；設(shè)10kV 變電所四座，每座變電所內(nèi)各設(shè)兩臺(tái)500kVA變壓器，并且要求兩臺(tái)變壓器電源由小區(qū)開(kāi)閉所不同段母線引入，保證二級(jí)負(fù)荷的雙電源供電。 </p><p&g

7、t;　　三、供電配電所設(shè)置 </p><p>　　高層建筑供電變電所的設(shè)置，應(yīng)按照(JGJ16—2008)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》4.2.1；4.2，2；4，2，3條所確定的原則設(shè)置。 </p><p>　　一般高層建筑主要用電負(fù)荷如中央空調(diào)機(jī)房、水泵房等均設(shè)存地下層，其他較大的用電負(fù)荷主要設(shè)置在一層及以上的裙樓，而且地上建筑高度不超過(guò)200m，由變配電所引至屋頂用電設(shè)備的供電距離也還存比

8、較經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)，為使變壓器盡毋靠近負(fù)荷中心，因此一般在設(shè)計(jì)中將變配電所設(shè)在地下一層，而將柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)在變配電所附近 </p><p>　　高層建筑在樓層較高(如超過(guò)200m)，供電負(fù)荷較大，供電半徑較長(zhǎng)，負(fù)荷也相對(duì)比較集中的樓層，可分散設(shè)置區(qū)域配電中心，區(qū)域配電中心可分設(shè)在避難層、設(shè)備層及屋項(xiàng)層等處。 </p><p>　　對(duì)于超過(guò)200m的超高層建筑，一般在建筑的上部避難層及屋頂也

9、設(shè)置了較多的用電設(shè)備，當(dāng)由單個(gè)變配電所直接供電不是很經(jīng)濟(jì)時(shí)，可考慮在上部的避難層再設(shè)置一個(gè)變配電所，以減少該部位用電設(shè)備的供電半徑，但設(shè)置該變電所應(yīng)考慮變壓器的垂直運(yùn)輸通道以及設(shè)備對(duì)樓板荷重的影響，單臺(tái)變壓器的容量不宜超過(guò)800kVA。 </p><p>　　各區(qū)域配電中心變壓器的設(shè)置，可根據(jù)所供電的服務(wù)范圍同負(fù)荷容量來(lái)確定，超高層建筑中設(shè)備負(fù)荷相對(duì)集中，在條件允許的情況下，也可以考慮設(shè)置箱式變電站供電。 <

10、;/p><p>　　高層建筑群還應(yīng)考慮1OkV中心開(kāi)閉所，要確保每個(gè)lOkV區(qū)域配電中心有10kV雙回路供電電源，從1OkV中心開(kāi)閉所饋出的供電干線可采用放射式供電至各區(qū)域配電中心，各區(qū)域配電中心又采用環(huán)網(wǎng)式連接作為備用供電聯(lián)絡(luò)線，在其供電斷路器選擇時(shí)要考慮穿越功率的影響。 </p><p>　　四、供電電壓等級(jí)選擇 </p><p>　　高層建筑一般采用10KV作為供

11、電電壓等級(jí)。在確定高層建筑供電電壓等級(jí)時(shí)，還應(yīng)考慮當(dāng)建筑面積較大、供電負(fù)荷容量較大，并且超過(guò)10kV電壓等級(jí)的經(jīng)濟(jì)輸送容量時(shí)，要采用35kV的電壓等級(jí)供電但不宜采用三個(gè)及以上的電壓等級(jí)供電。 </p><p><b>　　五、變壓器選擇 </b></p><p>　　10kV 配電設(shè)計(jì)中，變壓器作為配電系統(tǒng)的核心部分，其設(shè)備選型應(yīng)符合節(jié)能、低噪音、免維護(hù)的要求，并且必

12、須結(jié)合不同的用電性質(zhì)和不同的用電環(huán)境進(jìn)行正確的選擇。 </p><p>　　常用的變壓器有兩種：全密封油浸式變壓器和干式變壓器。小區(qū)配電設(shè)計(jì)中，變電所位于地面以上，且位于獨(dú)立的變電所內(nèi)，可采用油浸式變壓器；當(dāng)變電所位于地面以下，或處于非獨(dú)立型變電所內(nèi)時(shí)，需選用干式變壓器，以滿(mǎn)足消防及其它配套設(shè)施。 </p><p>　　變壓器容量的選擇。一般情況下，按變壓器的效率最高時(shí)的負(fù)荷率M來(lái)計(jì)算變壓

13、器容量。首先，應(yīng)確定建筑物的計(jì)算負(fù)荷，其確定方式如下： </p><p>　　單相用電設(shè)備的功率：P=I*U*cos-p*n </p><p>　　三相用電設(shè)備的功率：P=1.732*I*U*cos-p*n </p><p>　　公式中，P——功率，I是電流，U是電壓，cos-p是功率因素（取值在0.8~0.95），n是工作效率（取值在0.85~0.95）。 <

14、;/p><p>　　把各負(fù)載的功率相加算出總功率P總（KW），那么在選擇變壓器時(shí)其容量（功率）應(yīng)大于用電設(shè)備的總功率，最好是2倍P總，這樣留有一定的緩沖空間，當(dāng)負(fù)載突然加大時(shí)，才不會(huì)使變壓器因超載而燒毀。 </p><p>　　當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為： </p><p>　　S=P/b×cos￠2（KVA） </p>

15、<p>　　公式中，P——建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KW；cos￠2——補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9；b——變壓器的負(fù)荷率。 </p><p>　　因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負(fù)荷率b。 </p><p>　　我們知道，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為：b=M=Po/PKH </p><p>　　公式中，Po——變壓器的空載損耗；PKH——變壓器的短路損

16、耗。然而小區(qū)高層建筑中設(shè)備用房多設(shè)于地下層，為滿(mǎn)足消防的要求，高層小區(qū)住宅配電變壓器選用干式變壓器。 </p><p>　　六、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)置 </p><p>　　高層建筑有大量的一級(jí)負(fù)荷和一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，需設(shè)置應(yīng)急電源柴油發(fā)電機(jī)組。應(yīng)急電源柴油發(fā)電機(jī)組，宜靠近各區(qū)域配電中心相應(yīng)設(shè)置，當(dāng)單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組容量較低時(shí)，應(yīng)設(shè)置二臺(tái)及以上柴油發(fā)電機(jī)組，確保一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷

17、的供電可靠性，而且二臺(tái)及以上柴油發(fā)電機(jī)組比單臺(tái)大容量柴油發(fā)電機(jī)組更經(jīng)濟(jì),避免因單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組容量較大，所帶一級(jí)特別重要的負(fù)荷集中，柴油發(fā)電機(jī)組一旦發(fā)生故障，難以確保一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷的供電可靠性，應(yīng)急供電系統(tǒng)應(yīng)自成系統(tǒng)，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)，必要時(shí)可以考慮設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組一備一用運(yùn)行方式。 </p><p>　　對(duì)于超過(guò)200m的高層建筑的上部重要一級(jí)負(fù)荷，由于柴油發(fā)電機(jī)組供電半徑已經(jīng)不在合理的

18、供電范圍內(nèi)了，在上部設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，又由于受垂直運(yùn)輸和樓板承載力的限制，需要對(duì)上部的這部分負(fù)荷考慮設(shè)置EPS或UPS進(jìn)行接續(xù)供電。但在必要時(shí)可以考慮在頂部，設(shè)置較小容量柴油發(fā)電機(jī)組，建議容量不超過(guò)200KW。 </p><p>　　七、ATSE電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的選擇 </p><p>　　選擇ATSE電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)宜按負(fù)荷性質(zhì)、允許中斷供電的時(shí)間，優(yōu)先考慮選擇PC級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。若電源轉(zhuǎn)換時(shí)間不

19、能滿(mǎn)足重要負(fù)荷切換時(shí)間的要求，要在負(fù)荷側(cè)設(shè)置在線UPS電源供電系統(tǒng)。 </p><p>　　豎向供電干線應(yīng)合理分區(qū)，豎向供電干線應(yīng)按照各區(qū)域配電中心，供電服務(wù)范圍來(lái)確定。每個(gè)供電段應(yīng)該確保在國(guó)家規(guī)定的低壓供電半徑內(nèi)，并考慮設(shè)置可以抑制諧波的有源無(wú)功補(bǔ)償裝置。以確保電能質(zhì)量，綠色環(huán)保。各樓層設(shè)置的配電間應(yīng)有足夠的安裝空間，確保樓層設(shè)備的安裝，并應(yīng)按照強(qiáng)、弱電性質(zhì)不同區(qū)分管道井。 </p><p&

20、gt;<b>　　八、電纜電線選擇 </b></p><p>　　在我國(guó)發(fā)生的火災(zāi)中，因電氣引起的火災(zāi)占很大的比例，其主要原因是由于電纜電線的老化和過(guò)載使用引起的。同時(shí)，火災(zāi)時(shí)引燃電纜電線中可燃的絕緣和護(hù)套材料，致使火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大，絕緣和護(hù)套材料燃燒所散發(fā)的有毒氣體也會(huì)導(dǎo)致大量的人員傷亡，并可能阻礙消防人員的滅火。 </p><p>　　為了盡量減少因電纜絕緣及護(hù)套的

21、燃燒引起的煙霧及有毒氣體對(duì)人員造成的傷害，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑物的重要程度和使用性質(zhì)，盡可能的選用低煙無(wú)鹵的環(huán)保電纜，以便存萬(wàn)一火災(zāi)發(fā)生時(shí)，減少煙霧及有毒氣體的產(chǎn)生，為大樓內(nèi)的人員疏散爭(zhēng)取更多的逃生時(shí)間。 </p><p><b>　　九、節(jié)能設(shè)計(jì) </b></p><p>　　(1)供配電系統(tǒng)的節(jié)能。本次供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用需要系數(shù)法求得計(jì)算容量，同時(shí)通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，

22、利用最佳負(fù)載系數(shù)法確定變壓器容量，力求變壓器的實(shí)際負(fù)荷接近設(shè)計(jì)的最佳負(fù)荷，提高變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　(2)功率因數(shù)補(bǔ)償。分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。分散補(bǔ)償是指在小區(qū)分散的負(fù)荷點(diǎn)，如客梯電力、潛污泵、生活泵等用電設(shè)備進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償就是在配電室集中裝設(shè)補(bǔ)償柜，進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，功率因數(shù)補(bǔ)償至不低于0.9。 </p><p>　　（3）居住環(huán)境照明。

23、居住環(huán)境照明設(shè)計(jì)不僅包含以往的道路照明，還應(yīng)包括草坪照明、樹(shù)木照明、水景照明等，居住環(huán)境照明設(shè)計(jì)的重點(diǎn)要放在給居民提供一個(gè)安全、舒適、輕松的環(huán)境，設(shè)計(jì)中不僅要考慮照度，還要考慮燈光亮度的變化、色彩的搭配，以及對(duì)小區(qū)和水景照射的光效果。出于節(jié)約用電的考慮，道路照明應(yīng)采用小功率鈉燈和節(jié)能熒光燈等光源；配電應(yīng)按功能的不同分類(lèi)配線 ，以便于控制和節(jié)能。采用光控或時(shí)間控制，當(dāng)夜幕降臨、照明度達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，光電控制器自動(dòng)接通電源，燈光點(diǎn)亮；當(dāng)黎明