供電系統(tǒng)電氣工程設計探討

馮尚飛

長沙規(guī)劃設計院有限責任公司，中國·湖南 長沙 410000

1 引言

建筑的基礎應用措施是否能夠在施工過程中產(chǎn)生應有的作用就要看電氣工程，其內(nèi)容涵蓋結(jié)構(gòu)化布線、防雷接地、高低壓變配電、照明光源以及動力系統(tǒng)等[1]。

2 工程概況

本項目位于中國永州市道縣敦頤路與鷺鷥路交匯處，本工程總用地面積約122218.24m2。本工程由教學樓、科技樓、綜合樓（圖書館、藝術樓和報告廳、汽車庫等組合）、食堂、學生宿舍、運動場、運動場看臺、門衛(wèi)等單體建筑組成。地上最高6層，總建筑面積為67848.98m2，地上單體均為多層建筑，綜合樓一層車庫為三類車庫。

3 供電電源與配電系統(tǒng)

①本工程從城區(qū)變電站引入的一回10kV電源，與作為備用電源的自建320kW柴油發(fā)電機組，形成雙電源供電，滿足二級負荷供電及日常教學用電要求。

②本工程應急照明、疏散照明、消防設備用電、保安用電負荷以及教學樓、科技樓、學生宿舍的主要通道照明、閱覽室及主要通道照明、廚房主要設備用電、冷庫、主要操作間、備餐間照明等為二級負荷，其余為三級負荷。

③本工程在綜合樓一層設置中心變配電間，中心配電間設置兩臺800kVA干式變壓器，中心配電間供除學生宿舍外其余單體電源，另在學生宿舍區(qū)域設置室外箱式變電站供宿舍電源，容量為630kVA（利用前期施工已設室外箱變）；中心配電間高壓開關柜采用KYN28A系列開關柜，低壓開關柜采用GCS型抽屜柜，選用變壓器均為帶防護罩節(jié)能型干式變壓器。10kV采用單母線不分段運行方式，并設微機保護系統(tǒng)，0.4kV采用單母線分段運行方式，設聯(lián)絡開關，與變壓器主開關電氣聯(lián)鎖，任何情況只能合閘其中二個開關。經(jīng)初步計算，本工程中心配最高電力計算負荷為1246.7kW，選擇2臺800kVA節(jié)能型干式變壓器，平均負載率為81.9%；室外預裝式變電站最高電力計算負荷為485.4kW，選擇1臺630kVA節(jié)能型干式變壓器，平均負載率為80%。本次設計預留緩建體育館及教師周轉(zhuǎn)用房電源。

④中壓供電系統(tǒng)。10kV電源電纜采用埋地引入至變配電間，10kV系統(tǒng)采用單母線接線。在10kV出線開關柜內(nèi)裝設避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護。真空斷路器選用彈簧儲能操作機構(gòu)，采用直流鉛酸免維護電池柜作為操作、繼電保護及信號的電源，電源容量按40AH配備。

⑤為保證二級負荷供電可靠性，本工程設置一臺320kW柴油發(fā)電機組作為備用電源，在市電停電，應急聯(lián)絡開關自動投入由柴油發(fā)電機組給二級負荷供電。失壓信號延時0~10s（可調(diào)）自動啟動柴油發(fā)電機組，發(fā)電機組15s內(nèi)達到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后，投入額定負載運行[2]。當市電恢復30~60s（可調(diào)）后，自動恢復市電供電。發(fā)電機的儲油量按1m3設置，同時在機房附近車輛可停靠區(qū)域預留輸油管線條件，長時間運行考慮由油罐車供油。

⑥低壓配電系統(tǒng)采用放射式和樹干式相結(jié)合，動力設備采用放射式供電，照明回路采用樹干式供電，照明干線采用電纜在電纜井內(nèi)敷設，在大樓每層電纜井內(nèi)設置T接箱，其他配電干線采用電纜橋架在電纜井內(nèi)敷設。動力設備從配電箱引至設備的配電線路一般采用電纜穿鋼管敷設，消防用電設備由中心配低壓母線段與柴油機形成雙電源供電，并在末端配電箱內(nèi)自動切換。

⑦繼電保護及信號裝置：中壓系統(tǒng)采用微機綜合繼電保護裝置，進線設電流速斷保護、定時限過電流保護、低電壓保護；變壓器設電流速斷保護、定時限過電流保護、零序保護及變壓器超溫報警信號。

⑧用電計量。中壓10kV電源進線設專用計量柜，采用中壓側(cè)計量方式，中壓側(cè)裝有功、無功電度表。其他采用低壓計量，分照明、動力在低壓柜內(nèi)計量。

⑨線路選擇及敷設方式。由變配電間至各用電設備均采用橋架在地下層敷設。

中壓電纜：采用10kV銅芯輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣低煙無鹵阻燃聚乙烯護套電力電纜，沿電纜橋架敷設。

低壓線路：消防設備、應急照明的配電線路采用礦物絕緣電力電纜，其他電纜采用低煙無鹵聚氯乙烯絕緣護套電力電纜，電線采用低煙無鹵銅芯阻燃聚乙烯絕緣電線，應急照明電線采用低煙無鹵阻燃耐火型。

SW3(config-if-range)#sw mode tr //將二層交換機SW3的f0/1與f0/2兩個端口設置成TRUNK工作模式

低壓線路敷設：垂直線路敷于電氣豎井內(nèi)。干線電纜采用電纜橋架敷設。配電支線路沿金屬線槽或金屬管保護在吊頂內(nèi)明敷，無吊頂處線路及墻面、地面線路及穿金屬管暗敷，暗敷管線保護層厚度不小于30mm。母線槽、橋架、線槽、線管穿過樓板及防火分區(qū)隔墻處均用防火膠泥封堵。消防設備的兩路電源線路應敷于不同的橋架中。

4 照明設計

4.1 光源選擇及照度控制

本工程有辦公、教學、車庫等。使用功能較復雜，根據(jù)使用場所的不同，我們合理地選擇了光源的光效、顯色性、壽命、啟動點燃和再啟燃時等光電特性指標，照明采用高光效光源和高效燈具，如LED、電子節(jié)能高效熒光燈等，所有照明均應滿足各功能房間照度需要，并控制其功率密度值[3]。

4.2 教室照明設計

教室照明燈具與課桌面的垂直距離不小于1.7m。教室黑板應設置專用黑板照明，黑板照明燈具應采用非對稱配光的燈具；且黑板上的垂直照度值不低于教室的平均水平照度值。教室課桌區(qū)域內(nèi)的照度均勻度小應小于0.7，課桌周圍0.5m范圍內(nèi)的照度均勻度不應小于0.5。教室黑板面上的照度均勻度不應小于0.7。教室的不舒適眩光應采用統(tǒng)一眩光值（UGR）評價，且不宜大于19；教室燈具布置燈管應采用長軸垂直于黑板的方向布置。

4.3 辦公室及其他場所照明設計

會議室、辦公室等宜采用細管徑三基色直管形熒光燈；休息室等采用細管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈；體育館籃球場采用金屬鹵化物燈，滿足球場照明需求。

4.4 應急照明設計

公共區(qū)域均設置應急照明及疏散指示照明。地下車庫、設備用房的應急照明采用雙電源事故照明箱供電，應急照明在火災時可由消防控制室強制點亮，教學區(qū)等公共區(qū)域設置自帶鎘鎳電池燈具作為應急照明，且教室疏散場所地面最低照度不應低于5l。疏散指示照明均采用自帶鎘鎳電池燈具。所有自帶鎘鎳電池燈具持續(xù)供電時間不小于30min。消防控制室、風機房、水泵房以及電井內(nèi)自帶鎘鎳電池燈具持續(xù)供電時間不小于180min。

4.5 室外照明設計

室外校園照明宜采用發(fā)光二極管（LED）燈、高壓鈉燈或金屬鹵化物燈等光源的燈具，塑造寧靜淡雅的校園照明氛圍。

5 防雷與接地系統(tǒng)

①本工程屬于人員密集場所，按二類防雷建筑物設計。在屋頂四周設避雷帶，形成不大于10×10m或12×8m的網(wǎng)格，高出屋面所有金屬構(gòu)件與避雷帶相連。利用大樓柱內(nèi)主鋼筋兩根Φ16以上，從下至上焊接連通作防雷引下線。

③每三層利用建筑物四周圈梁內(nèi)的鋼筋設置一圈均壓環(huán)，每層外墻的欄桿、金屬門窗及其他金屬構(gòu)件與均壓環(huán)相連，均壓環(huán)與所有防雷引下線連接。

④豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。

⑤本工程利用大樓基礎鋼筋網(wǎng)作接地裝置，保護接地、工作接地、防雷接地、消防系統(tǒng)接地共用一套接地裝置，并設總等電位聯(lián)結(jié)及輔助等電位聯(lián)結(jié)，接地電阻要求不大于1Ω。

⑥配電系統(tǒng)設二級防浪涌保護器。

⑦低壓配電系統(tǒng)接地型式為TN-S，在電纜豎井內(nèi)設25×5銅排作為專用的PE線。

6 消防設計

①消防用電設備為雙電源供電，并在末端配電箱內(nèi)自動切換。消防用電設備和應急事故照明的線路穿鋼管敷設在非燃燒體內(nèi)，在豎井內(nèi)采用防火電纜沿阻燃型橋架敷設。

②消防自控?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)設有自動和手動兩種觸發(fā)裝置，地下室區(qū)域設置感煙探測器，配電間、防火卷簾兩側(cè)等場所設感溫感煙組合探測器。

消防水泵控制柜就近設置于水泵附近，防護等級不低于IP55。消防水泵能手動啟停和自動啟動。消防水泵控制柜在平時應消防水泵處于自動啟泵狀態(tài)，且不設置自動停泵的控制功能，停泵應由具有管理權限的工作人員根據(jù)火災撲救情況確定。且具有機械應急啟泵功能，能保證在控制柜內(nèi)的控制線路發(fā)生故障時由有管理權限的人員緊急啟動消防水泵。機械應急啟動時，應確保消防水泵在報警后5min內(nèi)正常工作。消防控制柜或控制盤設置有專用線路連接的手動直接啟泵按鈕。

7 結(jié)語

在現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展大環(huán)境下，電氣自動化技術的發(fā)展取得了優(yōu)異的成績，運用也變得越來越成熟，電力工程設計顯得越來越重要，希望對以后的工作提供建議。