民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)探討

韓寶勇

摘要：本文對民用建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基本要點(diǎn)及問題進(jìn)行了分析探討，提出了自己的看法，供大家參考。

關(guān)鍵詞：民用建筑；電氣；供配電系統(tǒng)。

安全可靠的電力供應(yīng)是居民生產(chǎn)、生活的重要保障。建筑供配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)供應(yīng)的重要組成部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響用戶的用電感受。在滿足安全性、可靠性的同時(shí)，提高電能質(zhì)量并使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)也是在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中面臨的基本問題。供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)、系統(tǒng)規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃以及當(dāng)?shù)毓╇姉l件，合理確定設(shè)計(jì)方案。下面僅對設(shè)計(jì)過程中的一些基本問題做一些粗淺的探討。

1 負(fù)荷等級及供電要求

用電負(fù)荷根據(jù)供電可靠性及中斷供電在人員安全、政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響程度，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷及三級負(fù)荷。

消防設(shè)備負(fù)荷等級應(yīng)滿足《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定一類高層民用建筑內(nèi)的消防用電應(yīng)為一級負(fù)荷，二類高層民用建筑內(nèi)的消防用電應(yīng)為二級負(fù)荷；《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對多層建筑消防負(fù)荷等級劃分為二級和三級負(fù)荷。另外如劇場、體育館等特殊建筑以及汽車庫、停車場等建筑，消防用電設(shè)備負(fù)荷等級還應(yīng)滿足《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范的要求，設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意。

供電要求：一級負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞，對于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，還應(yīng)增設(shè)第三電源。二級負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級負(fù)荷可由一回路6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回路架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷。三級負(fù)荷供電無特殊要求可采用單電源供電，只要能夠保證供電的持續(xù)性，在正常的情況下不會(huì)中斷即可。

2 供電電壓的選擇

用電單位的供電電壓應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷容量、設(shè)備特征、供電距離、當(dāng)?shù)毓搽娋W(wǎng)現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

當(dāng)用電設(shè)備總?cè)萘吭?50kW及以上或變壓器容量在160kVA及以上時(shí)，宜以10（6）kV供電；當(dāng)用電設(shè)備總?cè)萘吭?50kW以下或變壓器容量在160kVA以下時(shí)，可由低壓供電。

3 供電電源及配電系統(tǒng)

供電電源主要包括市政電源、自備電源。自備電源主要包括發(fā)電機(jī)組、蓄電池電源等。在工程設(shè)計(jì)中根據(jù)工程的實(shí)際情況，供電電源可由以上一種或幾種電源的組合構(gòu)成。以下對工程中四種常見的供電方案做簡單說明。

1）單路10KV電源供電，詳見附圖1。

此供電形式一般用于負(fù)荷等級為三級的建筑物供電。圖中消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷分組供電，實(shí)際設(shè)計(jì)中可根據(jù)工程實(shí)際情況決定分組或不分組。

（四）雙重10KV電源供電，接線形式為單母線分段運(yùn)行方式，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，部分特別重要回路增設(shè)EPS（UPS）電源，詳見附圖2。

此供電形式一般用于一、二級負(fù)荷容量較大，一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷容量較小（如主要為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和部分電子信息系統(tǒng)），取得市政第二電源較為便利、經(jīng)濟(jì)合理時(shí)建筑的供電。

（五）單路10KV電源供電，設(shè)置自備柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。接線形式為單母線分段運(yùn)行，市電與自備發(fā)電機(jī)電源設(shè)置雙電源裝換開關(guān)，部分特別重要回路增設(shè)EPS（UPS）電源，詳見附圖3。

此供電形式一般用于一、二級負(fù)荷容量較大，一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷容量較?。ㄈ缰饕獮橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和部分電子信息系統(tǒng)），設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源經(jīng)濟(jì)合理或第二電源不能滿足一級負(fù)荷要求時(shí)系統(tǒng)的供電。

4）雙重10KV電源供電，接線形式為單母線分段運(yùn)行方式，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，設(shè)置自備柴油發(fā)電機(jī)作為自備應(yīng)急電源，部分特別重要回路增設(shè)EPS（UPS）電源，詳見附圖4。

此供電形式一般用于一、二級負(fù)荷容量較大，且一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷容量較大時(shí)的供電，如電信樞紐、數(shù)據(jù)中心等工程等。

根據(jù)《應(yīng)急照明系統(tǒng)》設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)急照明的應(yīng)急電源應(yīng)為蓄電池電源，所以應(yīng)急照明系統(tǒng)的供電除市電或自備柴油發(fā)電機(jī)電源外，燈具應(yīng)自帶蓄電池或設(shè)置集中蓄電池作為應(yīng)急電源。另外部分地方電力部門不允許10KV用戶端設(shè)置高壓聯(lián)絡(luò)，所以在確定供電方案時(shí)應(yīng)首先與項(xiàng)目所在地電力部門進(jìn)行溝通。

消防負(fù)荷應(yīng)采用專用回路供電。且高層建筑的消防控制室、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制裝置、防排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防電梯等設(shè)備的雙路（雙回路）電源應(yīng)在最末一級配電箱處設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。而非消防負(fù)荷的雙路（雙回路）電源規(guī)范未強(qiáng)調(diào)末端自動(dòng)切換。設(shè)計(jì)中采取何種方式，可以根據(jù)工程的規(guī)模、功能的要求等實(shí)際情況確定。

一些特別重要的建筑根據(jù)市政電源情況可采用3路或3路以上市政高壓電源接入。對部分特別重要回路摘除ATS，兩路市電各帶一套系統(tǒng)互為備份，因設(shè)計(jì)中不常采用，本文不再做詳細(xì)說明。

4 負(fù)荷計(jì)算

工程中常用的負(fù)荷計(jì)算方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法和單位指標(biāo)法等。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段選擇合適的負(fù)荷計(jì)算方法。初步設(shè)計(jì)及施工圖階段計(jì)算負(fù)荷的確定宜采用需要系數(shù)法，方案階段可采用單位指標(biāo)法。

5 變壓器負(fù)荷率及容量確定

變壓器參數(shù)一定，負(fù)荷變化時(shí)，當(dāng)變壓器的銅損等于鐵損時(shí)，或者說運(yùn)行損耗等于空載損耗時(shí)，變壓器自身的損耗最小，效率最高。這時(shí)的負(fù)載率為最佳負(fù)載率，計(jì)算式是：

βjp=（P0/Pk）1/2

βjz=[（P0+KQ0）/（Pk+KQk）]1/2

式中K———變壓器的無功損耗對網(wǎng)絡(luò)造成的有功損耗系數(shù)，一般取0.02～0.1

βjp———有功最佳負(fù)載率

βjz———綜合最佳負(fù)載率

我國近年來低損耗變壓器的βjp為0.45左右。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中如果變壓器的負(fù)荷率按照最佳負(fù)載率設(shè)計(jì)，會(huì)存在變壓器裝機(jī)容量較大，初投資增加且變配電房占用建筑面積大等問題。所以在實(shí)際工程中變壓器負(fù)荷率的確定應(yīng)綜合考慮變壓器初投資與運(yùn)行損耗的關(guān)系，選擇最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷率。

供配電設(shè)置手冊中給出的變壓器負(fù)荷率宜為65%-85%，《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定變壓器長期工作負(fù)荷率不宜超過85%，筆者認(rèn)為實(shí)際工程設(shè)計(jì)中變壓器的負(fù)荷率可控制在80%左右。但應(yīng)引起注意的是根據(jù)實(shí)際調(diào)查，一般建筑在實(shí)際使用過程中變壓器的負(fù)載率普遍偏低，部分建筑高峰運(yùn)行時(shí)甚至只有20%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)預(yù)期值，這不僅導(dǎo)致了變壓器空載損耗的增加且造成設(shè)備資源的浪費(fèi)，所以在設(shè)計(jì)階段在確定變壓器裝機(jī)容量時(shí)，設(shè)備用電的同時(shí)系數(shù)可在手冊給出的范圍內(nèi)取低值，并不宜預(yù)留太大裕量。

6 結(jié)束語

針對具體建筑的供配電設(shè)計(jì)方案，應(yīng)嚴(yán)格遵守國家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，并針對項(xiàng)目自身特點(diǎn)具體分析，先確定用戶負(fù)荷等級，然后明確各用電設(shè)備的負(fù)荷等級及用電容量，統(tǒng)籌考慮，使供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加安全可靠、高效、合理。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 李炳華，劉文坤.民用建筑中供配電系統(tǒng)若干問題的再思考[J].建筑電氣.2010，（09）.