某水利水電科學研究院試驗研究中心擴建工程供配電設(shè)計案例淺析

馬孟儒

【摘要】本文結(jié)合某工程實例，對其供配電系統(tǒng)設(shè)計方案進行詳細分析說明，充分利用原有資源，從而節(jié)約建筑電力系統(tǒng)的建設(shè)投資。同時配合優(yōu)化各機電設(shè)備的系統(tǒng)選型，降低了運行成本，節(jié)約耗能。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣；供配電系統(tǒng)；設(shè)計

1、工程概況

本工程總建筑面積27482㎡，其中地上10173㎡，地下17309㎡。建筑總高度為23.95米，屬多層建筑，耐火等級為二級。建筑地上為5層，地下3層，人防地下室設(shè)在地下三層，地下第三層為設(shè)備用房、人防區(qū)和車庫，地下一、二層為設(shè)備用房和車庫；首層為實驗室；二、三和五層為餐飲用房；四層為辦公室及餐飲用房。本建筑為擴建工程（C塔樓），與原試驗中心大樓（AB塔樓）毗鄰，地下一、二層與原大樓連通形成整體地下室，地上則為三塔樓建筑群。

2、變配電系統(tǒng)

2.1 負荷等級

根據(jù)用電重要程度劃分一下幾級用電負荷：（1）一級負荷：地下車庫照明、消防設(shè)備用電等；（2）二級負荷：排水泵、生活水泵、弱電機房等；（3）三級負荷：不屬于一、 二級負荷以外的其它負荷。

2.2 負荷計算

本工程初設(shè)階段按面積指標法估算用電負荷，辦公室按50W/㎡估算；實驗室按100W/㎡估算；廚房按500W/㎡估算；餐廳按40W/㎡估算；地下室照明按5W/㎡估算?？照{(diào)、風機、電梯、水泵等動力負荷根據(jù)通風、給排水專業(yè)提供的參數(shù)進行計算。照明總負荷需要系數(shù)Ks為0.8，功率因素為0.85；動力總負荷需要系數(shù)Ks為0.7，功率因素為0.8。經(jīng)計算得出總安裝負荷為Pe=1825kW，計算負荷為Pj=1384kW。

2.3 變壓器

根據(jù)以上計算負荷數(shù)據(jù)選取變壓器，若考慮日后增容或升級改造需要，應預留一部分負荷余量，選取2000kVA變壓器。然而為充分利用原有資源節(jié)省本項目投資成本，通過對原試驗中心大樓供電回路調(diào)整調(diào)配，騰出一臺1600kVA變壓器供本建筑使用。計算得出變壓器負荷利用率達到0.84，基本滿足使用要求，但負荷余量較少。

2.4 10kV供電電源

本建筑屬于一級負荷用戶，須由市政電網(wǎng)引入兩路獨立10kV電源。原來實驗中心同屬一級負荷等級，滿足本建筑使用要求。10kV高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段供電方式，中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)柜。平時兩路高壓電源各帶整個建筑群的50%用電負荷，當遇到其中一路電源故障時，合上母聯(lián)開關(guān)，由另一路電源為全部負荷供電。

2.5 應急電源

原實驗中心地下一層設(shè)有500kW的發(fā)電機組，作為AB塔樓的應急電源使用。經(jīng)計算本建筑（C塔樓）消防設(shè)備用電負荷為195kW，基于不同時發(fā)生火災的原則下，即考慮ABC塔樓不在同一時間發(fā)生火災的情況。完全可以利用原有的發(fā)電機組作為本建筑的應急電源，僅需增加一路發(fā)電機出線開關(guān)及電纜至本建筑低壓配電房即可滿足使用要求，大大節(jié)省投資成本。

2.6 低壓配電系統(tǒng)

本工程低壓配電系統(tǒng)接地形式采用TN-S（三相五線）系統(tǒng)，兩路電源進線，一路接自變壓器，另外一路接自發(fā)電機。低壓供電系統(tǒng)采用單母線形式，兩路進線不同時合閘，正常情況下發(fā)電機電源處于斷開位置。當發(fā)生火災事故，而且變壓器失電時，通過機械聯(lián)鎖將進線電源由變壓器切換至發(fā)電機回路。同時發(fā)電機應在30s內(nèi)自動啟動，向消防設(shè)備供電。

低壓配電采用380V/220V供電，由低壓配電房視情況選用放射、樹干或鏈式配電至各分配電箱。由于本建筑為多家單位共同使用，各層照明配電箱及空調(diào)動力配電均采用放射式配電，照明、空調(diào)、廚房動力分別計量用電量。

消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙風機、防火卷簾等消防用電設(shè)備以及地下停車庫照明用電均采用雙電源供電，在其末端配電箱設(shè)置雙電源自動切換開關(guān)，保證持續(xù)供電。

3、照明配電

本建筑設(shè)有一般照明、裝飾照明、應急疏散照明以及室外照明（道路和園林照明）。根據(jù)國家標準《建筑照明設(shè)計標準》按各功能分區(qū)的環(huán)境特點和使用要求，確定各區(qū)域或房間的照明功率密度及平均照度等指標，相應選取符合要求的燈具。由于本工程變壓器負載率較高，照明設(shè)計上需盡量采用節(jié)能措施降低用電負荷。在滿足照度標準的基礎(chǔ)上，選用高效節(jié)能的燈具以及控制方式。選用新型LED照明燈具有效大幅降低照明用電負荷，對比國家標準照明功率密度值降幅超過50%。另外公共區(qū)域，例如大型餐廳區(qū)照明，通過合理分配照明燈具回路以及充分利用日光亦可達到節(jié)能目的。

在樓梯間、電梯前室、公共走廊、餐廳、廚房等人員密集的場所以及配電房、消防水泵房、防排煙風機房等應設(shè)置應急照明；安全出口的頂部設(shè)置安全出口標志燈，疏散走道及其轉(zhuǎn)角處設(shè)置疏散標志燈。應急照明及疏散指示燈具均采用LED光源，并自帶蓄電池，電池持續(xù)時間分為不小于30/60/180分鐘三種，按不同場所要求選用相應持續(xù)時間的燈具。

4、動力配電

本工程主要動力設(shè)備有通風空調(diào)主機、防排煙風機、消防水泵、生活水泵、潛水泵、電梯以及廚房動力設(shè)備。動力負荷占本建筑用電負荷比例較大，所以優(yōu)化動力設(shè)備選型對整個配電系統(tǒng)起關(guān)鍵作用。電氣專業(yè)需與給排水和通風空調(diào)專業(yè)密切配合，盡量采用節(jié)能低負荷的設(shè)備。例如空調(diào)采用全直流變頻多聯(lián)機系統(tǒng)、生活給水采用變頻泵系統(tǒng)、電梯采用永磁同步電機等等。通過各專業(yè)的優(yōu)化選型，降低動力用電對配電系統(tǒng)沖擊，特別采用變頻技術(shù)后減少了大功率電機啟動時產(chǎn)生沖擊電流的影響，提高本建筑配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5、設(shè)計總結(jié)

本工程配電系統(tǒng)安裝調(diào)試后順利通過竣工驗收，投入使用以來系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

變壓器在比較經(jīng)濟的負荷率下正常運行，測量實際運行負荷與設(shè)計值接近并有所降低，獲得良好的使用效果。通過本工程的設(shè)計總結(jié)出經(jīng)驗：在項目設(shè)計時應充分考慮各種條件因素，充分利用已有資源；同時電氣專業(yè)要與其它設(shè)備專業(yè)緊密配合，充分優(yōu)化設(shè)備選型，使得配電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、節(jié)能和節(jié)省投資。

參考文獻：

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（3版）.[M].北京：中國電力出版社.2005

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