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對高層建筑中電氣系統問題的探討

發布時間:2012-10-27 10:28所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

近年來,隨著我國城市建筑規模迅速擴大,電力消耗也隨之迅猛增長。建筑供配電系統設計的合理與否,將直接影響整個建筑使用壽命及安全。本文對目前

  摘 要:近年來,隨著我國城市建筑規模迅速擴大,電力消耗也隨之迅猛增長。建筑供配電系統設計的合理與否,將直接影響整個建筑使用壽命及安全。本文對目前我國高層建筑供配電系統設計進行了簡要分析,并根據高層建筑的特點,著力構建安全可靠、技術先進、經濟合理的供配電系統,以確保高層建筑電力運行暢通無阻。

  關鍵詞:高層建筑;供配電系統;電源電壓;用電負荷

  Abstract: This paper analyzed China's high-rise power distribution system design, and according to the characteristics of high-rise building, to build a construction of safe and reliable, advanced technology, economic and reasonable distribution system for tall buildings, to ensure electric power operation smooth operator.

  Key words: high-rise building; power supply system; supply voltage; electric load

  中圖分類號:TU976+.1 文獻標識碼:A 文章編號:

  近年來,隨著我國城市建筑規模迅速擴大,電力消耗也隨之迅猛增長。建筑供配電系統設計的合理與否,將直接影響整個建筑使用壽命及安全。目前,相當一部分高層建筑均集辦公、娛樂、商業等功能于一身,具有多元化功能,與之相配套的消防、空調、給排水等專業設施種類繁多,因此在進行供配電系統設計時,應從電力本身性質、規模入手,明確建筑相關電力負荷等級,并結合當地的供電網的實際情況,來最終確定該高層建筑電壓等級、電源回路數,選取采用專線電源還是公用電源,以及是否設置自備電源等問題。對于高層建筑本身而言,供配電系統和給排水系統一樣是整座建筑的血液和命脈,任何的疏忽和紕漏,都會造成無法彌補的損失。

  一、 負荷等級的確定和各級負荷容量的計算。

  負荷等級應按國家相關規范來確定。通常,高層建筑負荷等級可按以下標準予以確定:一級負荷:其中包括疏散樓梯、消防電梯前室及地下室的應急照明、消防水泵、排煙風機、消防電梯等;

  二級負荷:包括部分客梯電力、生活泵電力;

  三級負荷:包括一、二級負荷以外的其他用電負荷。

  根據負荷用途的不同,將用電負荷劃分為商業用電和住宅用電,由于商業用電與住宅用電的計費標準不同,一般分別設置商業變配電房與住宅變配電房,確定建筑總用電計算負荷的方法主要有負荷密度法、單位容量法和需用系數法,通常習慣使用負荷密度法和單位容量法對高層建筑用電負荷進行計算。

  對于普通商鋪的負荷計算,經常使用負荷密度法,即采用單位面積的用電負荷容量(取整)作為單間商鋪的預留負荷,并由此與其他商業負荷通過計算,得到總的商業用電負荷。商鋪負荷密度的取值會因為商鋪的經營特點及所處的地區而有所不同,有的地區普通商鋪一般按100~150W/m2計算,如商鋪的負荷可以確定,則應按實際負荷計算,各類設備負荷的需要系數及功率因數見技術手冊的相關章節,對于住宅的負荷計算,一般使用單位容量法也稱單位指標法,即根據商住樓的住戶數來確定容量的計算方法。

  住宅用電負荷需要系數與配電時所連接的基本戶數有關,住宅戶數越大,需要系數越小,在高層建筑電氣設計中,住宅用電負荷在總用電負荷中所占的比例一般較大,住宅計算負荷的大小直接關系到項目用電規劃及變壓器等設備的選型,因而需要系數的選取就顯得尤為重要。住宅用電負荷需要系數的選取可參見技術手冊的相關章節,同時應該細致地分析當地供電部門所提供的統計數據,對應工程實際情況,做出合理、經濟的選擇。若進行負荷計算時,沒有充分考慮用電負荷的特點,需要系數選取過大,造成變壓器容量選型過大,投資增加,資源浪費,經濟性差;需要系數選取過小,又造成變壓器容量選型過小,用電高峰時,變壓器負載率過高,既降低了配電系統的安全性,又縮短了設備的使用壽命。

  二、 供電電源及電壓。

  供配電系統設計中,為保證供電系統的合理性,要求根據負荷等級采取相應的供電措施.各級負荷的供電電源應滿足設計規范的相關規定。

  對高層建筑來說,一般沒有特別重要負荷,且一級負荷容量較小,因此采用兩路市政電源供電或一路市政電源加應急發電機組供電均可滿足要求,后者在工程應用中較為常見。供電電源采用一路獨立的l0kV高壓電源,由市政區域變配電站引入至小區首層開關房.低壓配電電壓采用380∕220V。設置柴油發電機,以確保消防設備用電。當投資方對某些用電負荷有特殊的供電要求時,也可由柴油發電機組提供保障。

  三、變配電所的布置。

  影響變配電所的布局因素有很多,一般應根據負荷容量、負荷分布以及建筑物功能分區的實際情況來確定變配電所的位置以及數量。變壓器容量應根據計算容量選擇,變壓器的負荷率一般取70%~85%。低壓線路的供電半徑一般不宜超過200m,當供電容量超過500kW,供電距離超過 200m時,宜考慮增設變配電所。在條件許可的情況下,變配電所的位置應盡量靠近負荷中心,從而簡化了配電系統,有利于增強系統的穩定性與安全性,同時也減少了線纜的使用量,降低因線路造成的電能損耗.由于首層空間的商業價值比較高,一般高層建筑的變配電所設于負一層,便于通過地下停車庫的車道運輸變配電設備。

  四、高低壓供電系統結線型式及運行方式。

  對于高層建筑,其高低壓供電系統結線型式及運行方式一般做如下設計:高壓系統采用一路l0kV高壓進線,結線型式采用單母線運行方式;變壓器低壓側采用單母線分段結線型式,每臺變壓器對應接一段母線,母線段之間采用母聯開關聯絡,正常情況下各段母線分列單獨運行,母聯開關打開,當其中一臺變壓器故障退出運行時,母聯開關手動合上,由同組的另一臺變壓器保證部分重要負荷的供電,當故障的變壓器恢復供電后,母聯開關自動打開,恢復正常運行方式。母聯開關與進線開關應具有電氣聯鎖功能并加機械聯鎖,以防止電源倒送。變壓器低壓側設置應急母線段,由正常電源與備用柴油發電機電源經雙電源切換開關向該母線段供電,以保證應急情況下一級負荷的供電,雙電源切換開關設有電氣和機械聯鎖,防止發生向市電反供,消防負荷均采用雙回路供電,在末端配電箱切換。

  五、電能計量裝置。

  商業用電采用高壓計量,居民用電采用低壓計量到戶。商業高壓10kV進線側裝設專用計量柜,安裝有功電度表、無功電度表;變壓器低壓側不同用戶的供電回路分別裝設有功電度表,監視儀表根據供電部門及建設方要求設置。為了方便管理,一般商鋪分戶電表集中設于每層電表間或配電間,住宅用戶采用一戶一表,九層以下(包括九層)的住宅樓,電表箱可集中設于首層電表間內;九層以上的住宅樓,電表箱分設于每層的電井內,為方便管理可設置遠程抄表系統,梯燈及電梯用電單獨計量,由住戶分攤。

  六、備用電源和應急電源。

  自備柴油發電機組的容量按照需供電的最大穩定負荷,計算時分別考慮消防情況和非消防情況下必須保證的電源容量,取其較大者。

  當市電中斷時,柴油發電機組應立即啟動,并在15s 內投入正常帶負荷運行;當市電恢復時,機組自動退出工作并延時停機。

  七、配電系統設置。

  供電電壓為380∕220V,一般接地采用TN—S系統,當某樓為獨立建筑物,電源由其他建筑物引來時,接地適合采用TN—C—S系統。

  低壓配電采用樹干式和放射式混合配電,地下室負荷較大,從低壓配電房采用放射式配電,從低壓配電房到地上各層配電箱采用樹干式配電,從層間配電箱至負荷采用放射式配電;大容量干線采用封閉式母線槽,小容量干線采用銅芯塑料電纜;垂直部分沿電纜井敷設,水平部分采用金屬橋架或金屬線槽敷設,支干線及支線采用阻燃或難燃塑料絕緣導線,放射式采用阻燃或難燃銅芯電纜。

  一般動力、照明由低壓配電柜正常電源母線段供電,火災應急照明、消防電梯、 消防水泵、防排煙風機及消防中心等一級負荷采用雙回路供電,并在線路末端配電箱處自動切換,一回路引自應急電源母線段,另一回路引自正常電源母線段,雙回路電源切換柜為自投自復,設電氣和機械聯鎖。

  配電柜是電力負荷的現場直接控制器。要使電氣工程中的動力、照明負荷能IF常工作,配電箱內元器件的工作性能至關重要。工程中配電柜元器件型號復雜、數量多,部分配電箱包含樓宇、消防等弱電專業的設備,電氣系統涉及各個專業且各個專業又有自己的特點,在設計中受各專業干擾的情況較多,造成設計修改增加,配電柜內的設備和回路修改多。電氣設備的上下級容量配合相當嚴格,若不符合技術要求,將會造成系統運行不穩定、供電可靠性差,埋下事故的隱患。

  總之,在對高層建筑供配電系統進行設計時,其負荷容量計算是否準確,供電電源選擇及變配電所布置是否合理,供配電系統是否經濟,運行是否能保持穩定、安全等方面,將決定其最終成果的優劣。

  參考文獻:

  【1】、陳強 《建筑電氣調配與安裝問題研究》 供用電 第22卷第5期

  【2】、張曉雨 《防雷接地技術在高層建筑中的應用》 電網技術,2009(03)


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