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高層建筑安全電氣方案設計

發布時間:2016-03-14 16:28所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

本篇有關建筑電氣方面的論文探索高層建筑供配電技術方案及該方案的可靠性,隨著經濟發展,城市人口密度的提高,建筑逐漸變高,但隨之對建筑的供配

  本篇有關建筑電氣方面的論文探索高層建筑供配電技術方案及該方案的可靠性,隨著經濟發展,城市人口密度的提高,建筑逐漸變高,但隨之對建筑的供配電技術提出了更高的要求,以適應高層建筑的供電負荷,跟上高層建筑的用電需求,針對供電技術難題,作者提出了高層建筑供配電技術方案,并提出了提高高層建筑供配電技術的可靠性方法。

  推薦期刊:《建筑電氣》Building Electricity(月刊)1981年創刊,擁有由國家級的設計研究,學術團體的專家組成的強大編委會.能充分反映我國建筑電氣科技發展的最新成果和前沿動態,是全國建筑行業唯一推薦的綜合性電氣科技期刊。主要內容以供電與配電、電氣自動化、建筑智能化、防雷與接地、消防與聯動、電氣照明、現代住宅、聲象技術、信息傳輸、報警與安全、研究與探討、工程綜述、標準與規范,以及電氣節能、專家論壇、新產品介紹等。

建筑電氣

  高層建筑在近些年來大量出現基于兩個原因,其一是城市社會經濟建設已經達到了一定高度;其二是城市中土地及其他資源的日益匱乏,就是在這兩種矛盾下,我國城市建筑逐漸在向高層發展。但是,直沖云霄的高層建筑也為建筑內的相關配套系統帶來了新的難題,其中最為主要的技術難題就是供配電技術。本文主要探討了高層建筑供配電系統的特點、要求及具體供配電方案設計,并結合應用分析了方案的可靠性。

  關鍵詞:高層建筑;供配電技術;方案;電源安全;可靠性

  在我國,10層及10層以上,房屋高度超過24m的混凝土結構建筑就被視為是高層建筑。為了保證高層建筑的功能性,一般都配有相當系統化、自動化的電氣設施及供配電系統來維持高層建筑的正常運作。所以高層建筑的供配電技術方案不但要合理高效,而且還要考慮到它的可靠性因素。保證包括電梯、照明、通訊、泵房及消防在內的所有重要負荷電氣都能得到持續不間斷的供電,避免事故發生時的萬無一失。

  一、高層建筑對供配電系統的需求

  (一)基本需求

  高層建筑由于建筑空間大、功能復雜且用電設備多,所以它對供配電系統具有供配電可靠性高、持續性強、安全穩定、技術先進、經濟合理等高要求。一般來說,高層建筑都是大負荷用電戶,所以通常以一級負荷的要求來規劃供配電。除了保障建筑內的日常電氣設備運行,之所以定級為一級負荷還因為它要承擔消防供配電系統、排煙設施、電梯、照明和污水處理等設備的運行,保證建筑在遭遇火災等大型事故時可以自我救助,也為消防機構在建筑內展開救援提供了良好環境。上述這些電氣設備系統都要求供配電系統具有超高的連續性,所以為了避免電源在關鍵時刻出現問題,高層建筑內都會設計雙電源互投供電,以樹干式與放射式的配電模式來保障高層建筑的絕對安全。

  (二)高層建筑供配電系統的技術需求

  作為電力系統的重要組成部分,供配電系統涉及了電力系統中電能的配送和使用兩個環節。考慮到供配電系統是直接面向于高層建筑中的使用者及電氣設備的,所以必須考慮供配電系統的安全可靠性。

  在供配電系統中,功率流動方向一般都是從電源向用戶端的單向流動,這就是電能通過降壓的分配方式傳送給用戶的用電設備,產生電能供人使用。目前在我國,供配電系統的電壓都在100kV或以下。所以在對供配電系統進行設計時,一定要按照負荷的性質、用電量的大小來安排所供電地區的電力分配情況,結合實際設計方案。而且這種供配電方案的設計要考慮其長久性,使它具備一定的可持續性發展可能性。

  二、高層建筑供配電系統的具體設計方案

  (一)高層建筑概況

  本文選擇了某城市一棟21層的高層民宅,它的地下一層為人防地下室,從1-21層均為住宅區域。該建筑所采用的配電電壓是10kV的電源通過變壓器后升級成的380/220V電壓等級,主配電方式為常見的樹干式與放射式相結合的供電方式。它的電纜進線則從變配電室開始一直到地下的配電室內,地下配電室設有電纜從架橋敷設一直到豎井,為整棟建筑提供電力。

  (二)負荷等級

  本高層建筑雖然屬于民用建筑,但是用電設備相當齊全,包括了消防設備、應急照明系統、生活水泵、排污泵、消防電梯及民用電梯,在主電路干路方面屬于一類負荷。而其它電氣設備被定性為三級負荷。整棟高層建筑由市政提供一路10kV的電源作為建筑主要供電電源,而備用電源則采用了應急柴油發電機組。

  (三)照明系統供電

  1 電壓選擇

  該建筑內的普通照明采用220V額定電壓,主要由380/220V三相四線制的方法進行系統供電。考慮到高層建筑內照明網絡配電線路可能會較長而造成線路電壓損失變大,所以從硬性上規定了照明網絡的電壓損失不能低于以下各個允許值:首先,每一個照明設備的電壓都不能小于額定電壓的97%,而屋外及事故照明則不可以小于額定電壓的95%。如果不能滿足以上條件,也可以通過降低燈端電壓到94%Un的方式來調節照明設備,但是必須要按照實際電壓水平中的光通量來進行照度計算;其次如果電壓處于12V~36V之間,那么照明設備的低壓出線的線路電壓損失不能大于15%Un。

  2 照明供電的方式選擇

  本建筑使用了一級負荷電源,因為建筑內所應用的是雙電源雙電路供電模式,所以在對供配電系統進行設計時,必須考慮電力一級負荷與照明一級負荷兩方面的負荷功率比較,當兩種負荷功率都較大時,就要采用雙電路高電壓供電;如果都不大,則可以采用一路電源供電,另一路備用的應急發電模式。如果供配電系統中只有照明負荷且沒有電力負荷時,就要考慮將蓄電池組作為優先選擇的備用電源。

  3 照明供電系統負荷計算的方法

  公式中b和c都表示照明設備的二項式系數,Px表示用電設備組中X臺大功率設備的總設備附加功率,Pjs表示系統的有功計算功率,Ojs表示系統的無功計算功率,Sjs為系統的視在計算負荷,通過上述公式計算出系統計算電流Ijs。

  (四)設計方案流程

  該住宅供電的電纜是由變配電室引至地下配電間的,所以整個建筑的照明插座配電箱在每6層中都分配6個回路供電直到18層,而從19~21層為 3個回路,這其中每一層的配電箱都采用樹干式配電。每條主配電干線又分為六路支線,而且每一個支干線還會連接一層電表箱AW。還因為本建筑采用了主副兩路電源,主配變電負責樓層間照明以及配電間照明,而副電則與主電一同負責整個消防系統、地下一層排水泵、排風機和送風機的供電。

  三、高層建筑供配電技術的可靠性

  (一)高層建筑供電電源及備用電源的配置可靠性

  根據我國《高層建筑電氣設計規范》中的要求,以及負荷原則上應該提供兩路電源進行供電,以備不時之需。而對于一些非常重要的負荷電路,不但要增設應急電源,還要禁止其它負荷接入應急供電系統,必要是要根據各級負荷的實際需求來判定周圍地區的供電條件,采用同級電壓的供電形式來達到互相備用的效果,提高整體供電的可靠性。

  具體來說,高層建筑電路的應急電源在選擇上要符合以下要求:首先,可以允許斷開供電15s以上,此時選擇快速啟動備用發電機組;其次,電源自投裝置的動作時間必須滿足所允許的中斷供電時間;第三,允許中斷供電時間為毫秒級別的電源供電。實際操作中可以選擇蓄電池這種靜止型供電裝置。

  (二)提高高層建筑供配電技術的可靠性方法

  為了防止高層建筑所存在的火災隱患,建筑內應該備用自動切換的安保電源,這種安保電源比傳統電源更加穩定且具有以下幾個優勢。

  第一,安保電源的連接與斷開完全是自動的,不需要人為操作。在自動化的電源管理方面反映較為靈敏,且一旦電路發生任何異常時都會自動斷開電源開關,最大限度的提高供配電系統的可靠性。

  第二,安保電源也有兩個發電機電源,它也可以在主電源出現故障時自動切換到備用發電機進行持續供電。發電機一般都是由柴油進行發電的,所以可以在高層建筑整體電力完全供應失效的時候維持備用電力,保證建筑中消防系統的功能正常,以保證救援工作順利展開。

  第三,安保電源的開關兩側的電壓是進行自動切換的主要依據,它能夠為供配電的電壓及電流進行量化分析,降低人為預估的誤差,并獲得最為安全的電源切換保證。

  第四,安保電源的的主電源與備用電源是串聯連接,所以切換速度更快,這大大增加了電源的實用效果,并且也能一定程度的降低切換電路時存在的風險。

  結語

  高層建筑在不斷發展,其內部的供配電系統設計運用技術也在不斷完善。城市的高層建筑在追求高度的同時也要考慮建筑精度,也就是說,它的供電系統是否與它的高層功能相匹配,是否在技術性上已經滿足了安全可靠性。所以在未來的電氣設計與建筑施工中,還要研究和發現更加可靠的高層建筑電氣設計方案,將高層建筑的供配電系統安全可靠性提升到盡可能的高度,從內到外的保證高層建筑質量安全及生命財產安全。


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