供配电系统在建筑行业中的应用.docx

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供配电系统在建筑行业中的应用

供配电系统在建筑行业中的应用

——高层建筑和大型小区常用供电系统组成和应用讨论焦占斌

关键词：

箱式变压器10KVA开闭所断路器VSI真空隔离开关

参考文摘：

《变配电实用技术》《民用建筑设计规范》

在现代生活中，人们对电器的应用得到广泛普及，家中的电器使用由原先单一的照明，小型家电的应用渐渐发展成装饰照明，大型电器的使用。

比如小型家用中央空调的应用，电锅炉采暖等。

厨房电器的应用也大大提高了人们对电的所需量增加。

过去人们常用的电力线路和供配电系统已极大的不能满足人们日常生活需求。

它不但对我国现存在的供配电负载提出更高的要求，同样人们也对自身家中的配电系统需求提出了更高的要求。

对于设计人员对电量负荷的设计也提出新的要求，即要根据现存在的家用使用情况，又要考虑以后人们对电器使用的容量增加，设计中不能为单纯增加负荷而加大设备、供电电缆及户内微断保护，这样就会加大开发公司对整个小区的供配电资金。

也不能根据以前的设计要求及开发公司要求减少系统的容量，而造成使用中容量不够及系统过载运行造成使用寿命的大大缩短和故障的频繁出现，造成财产和人身伤亡事件。

现代建筑中，供配电系统主要以中配电室、室外箱变为主，但随着现代建筑开发力度的增加，在一些大型小区，特别是高档小区10KV开闭也开始使用。

在设计中对于供配电系统我们基本要做到以下几点：

1．规范化：

所有电器接线部分必须按照现行国家标准规定的图形符号，在施工中根据相关施工图集进行施工。

2．安全性：

充分考虑设备安全运行的需要，严格按照国家标准规定，结合现场实际情况确定接线方式和设备型号的选择，要有可靠的控制、测量信号、保护等系统。

保证实现系统的安全、正常工作、

3．可靠性：

在整个系统中必须满足供电设备对负荷的可靠性要求。

要选择质量高、技术先进的定型产品，合理安置设备及元器件之间的连接关系。

当某部分设备发生故障时，保护装置要有选择性地、快速地动作，对重要负荷的供电，可以考虑采取双回路馈线及自动重合闸装置。

4．灵活性分：

供配电系统应在安全、可靠的前提下，力求简单灵活。

例如：

变压器的投入、切除，备用电源的切换等操作，都应力求简单。

5．合理性：

变配电所中的所有设备，包括每一个台屏和柜上所有电气尽量使运行值班人员和维修人员便于记忆和进行管理。

6．裕量：

在设计中应注意长远与近期相结合。

充分考虑本单位长远发展规划，适当的留有易于变压器、配电装置、线路增容扩建和技术改造的余地，以减少远期发展的被动因素。

要根据所开发楼盘整体的业主收入水平来确定设备的富裕量。

7．经济：

在满足以上各项要求的前提下，应达到设备的投运量和损耗尽量低，减少有色金属的使用，提高能源的利用率。

在系统长期的运行中主干线缆的损坏是不多见的。

在元器件的选用上应保证供电线路的合理运行，不要选择较大的保护元器件，应尽量保证主干线缆的正常工作。

在主要的干线上，比如：

电梯、锅炉等重要设备，保护器件应选择质量高、动作快、误动作少的优等器件，保证主要设备的正常运行。

供配电系统在建筑中成本一般在20％左右，它的投资占较大的比重，对于系统的选择应与设计单位进行充分的勾通，现在就将供配电系统在建筑行业中的应用的关注问题和系统器件的选择加以讨论，它主要分为高层建筑，大型小区两部分。

一、高层建筑电气部分配电系统主要由高压配电系统、低压配电系统和变压器三部分组成。

高压配电系统主要采取两回路独立的10KV电源同时供电。

一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。

母线分段数目与电源进线回路数相适应。

只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的接线。

电源进线几乎全部采用电缆进线，在以一些地区达不到双回路供电，人们常采用配备发电机的形式来解决当供电部门停电或本小区线路检修而造成的停电。

根据国家要求，发电机应在15秒内运行，达到供电需求。

在高层建筑中电力负荷是供电设计的依据参数。

计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行均起到决定性的作用。

高层建筑的电气负荷计算，基本上采用负荷密度法和需求系数法来计算。

现代高层建筑的计费方式当存在高压配电系统时采用高供高计形式。

但在低压侧，也装有电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。

有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表几动力表，由总表减去动力表后，全部为照明电费。

在选择变压器时，常选用干式变压器。

干式变压器不需要日常维护，变压器运行可靠，安全。

虽然其价格较高，但有很好的性价比。

通常高层建筑把照明和动力分别使用变压器，为了减少变压器的台数，单台变压器的容量选择一般大于1000KVA。

为限制低压侧的短路电流。

正常时变压器解列运行，中间设联络开关。

当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。

现代高层建筑用电量相当大，在确定变电所位置时，尽量可能使高压深入负荷中心，这对节约电能，提供电质量都有重要意义。

在建筑物高度在30层左右，大多数变电所集中在底层。

60层时则分散在地下室，中间层和顶层。

也有仅在中间层或仅在地下室、顶层设配电所的。

变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济决定。

高压系统和低压系统的主干线常采用放射式布线系统。

每层设楼层配电间一间。

配电设备中的主要部分是干线，在配电间竖井中多采用插接式母线槽。

在水平布线中常采用BV线来布线，层间配电箱经插接自动空气开关从竖井中取得电源送至层配电箱的电表箱，经电表箱水平布线至各单元。

采用三相五线制TN-C-S接地系统。

低压配电系统各级开关均采用自动空开的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。

插接式母线槽已完全取代电缆竖井。

低压配电屏在国外分采用抽屉式，特别是大容量的出线则做成手车式，这样做不但简化了配电屏的布线，而且对开关的更换更加灵活。

由于抽屉式采用的式全封闭式开关，对于操作人员的操作安全具有很大的保障。

当其配电变压器的容量较大时，采用抽屉式结构显得更为重要。

现代高层建筑的防雷和接地系统十分重要。

在防雷设计中多采用避雷针和避雷带的传统做法外，还有消雷器和放射性避雷针。

在采取防雷措施中必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层的金属管道和作为避雷使用的引下主钢筋可靠连接，形成等电位层。

现代高层建筑都是采用钢筋砼剪力墙与楼板的连接十分可靠，关键是做好金属管线的接地。

接地系统主要有防雷接地，设备的接地系统和工作接地，在现在施工设计中通常将这三部分联合在一起，组成混合接地系统。

接地电阻按最小的要求而定，通常在2欧以下。

利用建筑物的钢筋砼基础做接地板。

尽管基础钢筋等自然接地体已满足接地电阻的要求但仍需要安装人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位，提高安全性有好处。

现代智能化建筑中设备自动化监控电脑系统对其十分重要，通过设备自动化建东电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力，节约能源，提高经济效益的目的。

它可以对整座大楼的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡更等进行全面监控。

在高层建筑电气设计中我们将对以上供配电系统有个大概的了解外，现将设计中应注意的几个问题提出如下：

1、由于高层的设备多，用电容量大，注意其用电量和供电的可靠性要求高。

2、照明与动力基本上不共用干线。

动力负荷多采用放射式供电。

照明负荷多采用母线槽配电与动力分开。

3、高层多采用框架式结构，这就造成大空间、大跨距，使墙面的设备增多，导致地面管道增多，在布线时应注意管道的合理布线。

4、电气设备的管线应采取防火措施，特别在有燃气锅炉的锅炉间应采取必要的防爆措施。

5、空调等主要用电设备较分散，多数要求集中管理。

6、在建筑的各层配电间常常是弱电系统和强电系统共同占用，在设计和施工中应避免双方交叉干扰，合理的选择设备和布线体系。

7、管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理应注意在施工中应采取措施。

8、配电系统应全面考虑，特别是智能化系统中的消防系统应是考虑的重点，对消防的可靠性和及时报警应做很高的要求，保证建筑物本身的安全和人生安全。

9、节约能源常常被设计人员疏忽，节能应在供配电系统中考虑到有色金属的节约和电能消耗作为全面技术经济分析的重要组成部分。

节电的设计方案应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。

采用合理的配电方式，采用高效率变压器，电动机和照明光源，无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施，减少电损耗，节约用电。

通过对以上高层建筑物的供配电系统的描述，我们基本掌握了主要的供配电方案，系统配置，在其应用中还需根据实际性情况进一步的完善。

二、随着地产公司的实力扩大，现在已经有根多大型的地产公司开发项目一次超过千亩不足为奇，这对现在的供配电系统提出了新的课题，我们在设计中就不能单纯的以独立高层的方案来给整个项目供配电系统进行方案设计，而要考虑的面更加广泛。

在其供配电系统中以高供高计为主要的供电方案，建立自己的高供开闭所不但能满足大型小区用电容量的需要，而且为以后的管理带来很大的便利。

在前期对小区的设计容量进行核算时我们必须根据DBJ08-20-98规定每户的电气设备应负荷以下标准。

1、每套住宅进户必须设嵌墙式住户配电箱。

住户配电箱设置电源总开关，该开关能同时切断相线和中性线，且有断开标志。

每套住宅应设电度表，电度表箱应分层集中嵌墙暗装设在公用部位。

2、在其住宅面积小于38MM时用电负荷设计为4KW，住宅面积小于49MM时用电负荷设计为6KW，大套使用面积不低于59MM用电负荷设计功率为6-8KW。

3、插座回路必须加漏电保护。

除壁挂式空调电源插座外，其它电源插座均应设置漏电保护装置。

4、由电度表箱引至住户配电箱的铜导线不应小于10MM2，住户配电箱的配电分支回路的铜导线界面不应小于2.5MM2。

住宅电气设计必须着眼于未来的发展，要适应21世纪的用电水平，电气线路容量的设计应留有富裕，一般新建筑住宅的设计寿命为50年，因此电气设计应至少考虑到未来二、三十年负荷增长的需求。

除了考虑以上基本要求外，我们在工作中会发现在部分高档别墅，其用电容量远远超过规范要求，比如在300平方米以上的别墅我们设计中央空调时，其制冷量常在30KW以上，一次在设计中我们常要根据楼盘代发的性质和购买人群的生活方式来确定。

开闭所作为一种高供高计的供电方式过去常常应用在政府的配套供电系统中，但是随着我国经济的不断发展，人民对能源的所取已经远远不能满足。

在解放初期我国人口为5.8亿对能源的所取为0.54亿吨标准煤。

但到本世纪初人口增加长到13亿，人均对能源的所取为13亿吨标准煤，不计人口增长，单就能源增长来看已经增加了24倍，在能源所取商对电能的以来也在迅速增加。

解放初期我国发电量为92亿千瓦时，而现在已经达到1.33万亿。

就今年南方在夏季大面积限制用电，就连我国上海也不得不不停止城市霓虹灯来保证居民用电。

虽然三峡工程能缓解长江中下游的用电要求，但通过我国人均用电和经济的快速发展来看，用电问题在以后的发展中增求还仍然是巨大的。

现在开闭所的应用已经不再局限在供电系统。

现在部分开发公司也开始给自己建设大容量的开闭所。

现在普遍开闭所的容量一般在8000KVA，基本能满足占地千亩的大型小区。

10KV的开闭所在现在地产中应用是占主要地位，在10KV及以下变配电所主接线设计和设备选型上主要有以下基本要求。

1、一般来说，10KV及以下变配电所的配电装置不多，母线短，出线也少。

对于一般用户的变配电所，高压及低压母线采用单母线或但母线断路器分段，主接线可以满足供电要求。

当有特殊要求是，可采用单母线分段带旁路母线。

2、其变电开关的选型应根据负荷大小是否需要带负荷操作，负荷供电连续要求，出现回路多少及継电保护和自动装置要求，全面考虑确定。

当受电开关采用断路器时，应由以下几方面来决定：

由主干分支供电、継电保护和自动装置有要求、出线回路较多。

3、总配电系统与分配电系统属于同一部门管理，运行操作统一调度指挥，从总系统以放射式向分系统供电时回路中已有带保护装置及可以带负荷操作的断路器，则分配电电源进线开关一般采用隔离开关或隔离触头既能满足运行和检修此地要求。

4、10KV开闭所一般为树干式供电，既一条线上皆有若干用户，为便于带负荷操作和防止扩大配电所内事故停电面积，进线侧应装设带保护的开关设备，如断路器，带熔断器的负荷开关或跌落式熔断器等。

5、考虑到重要负荷对供电连接性的高度要求，在其分段处应装设断路器。

如果不需要带负荷操作，而且无継电保护和自动装置要求时，分段处可以装设隔离开关或隔离触头。

6、两配电系统中的联络线，一般应在供电侧的变配电所装设断路器，另一侧装设隔离开关或负荷开关。

当两侧的供电可能性相同，应在两侧均装设断路器。

7、配电所的引出线，特别是配电给一级负荷，下一级母线630KVA以上的变压器，高压电机及电弧炉变压器负荷时，一般宜装设断路器，这样对保护有利，也便于操作。

8、避雷器按规定一般仅在雷雨季节到来之前进行检查和试验。

凡接在母线上的避雷器，不必单装隔离开关而可以和电压互感器合用一组隔离开关，标准定型产品也都是这样设计和制造的。

9、由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设设计费用的专用电压，电流互感器，这对确保电压互感，电流互感器运行中的准确度，提高计费业务质量是有益的。