高层建筑供配电设计要点分析

高层建筑供配电设计要点分析

摘要: 随着我国经济的快速发展，国内建筑也向着大型化、密集化方向发展，由此引出了一些供配电方面的新问题。本文结合工程实例，阐述了高层建筑群供配电设计的一般模式，并提出了一些新观点、新看法。

关键词:高层建筑；供配电设计；智能化管理

Abstract: along with the rapid economic development of our country, the domestic construction to large-scale, intensive development of direction, has drawn out some new problems for distribution. Combining with the project examples, this paper expounds the high-rise buildings for distribution the general design mode, and put forward some new ideas and new ideas.

Keywords: high building; For distribution design; Intelligent management

中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

建筑供配电系统设计的目的，就是要采用一切可能的技术手段，在数量上和质量上满足各种用电设备在正常工作状况下的不同用电要求,保证供电的安全和可靠，同时还要考虑技术与经济的统一。为了保证电气设计的合理性及系统的安全运行，建筑师除了向电气专业提供正确的设计基础资料外，设计中更应结合电气专业的要求和特点，为设备、线路的安装配置及运行维护提供必要的安全空间和通道，选择恰当的位置和相互关系，并在建筑结构上采取必要的措施，防止电气部分与建筑的其他各部分在检修或事故情况下相互影响。

1 工程概况

某高层建筑群总占地面积46 575 m2 ，是一个由综合商业、办公、酒店、公寓组成的综合服务体。整个区域可划分为A，B，C，D 四个区域，其中A 区为酒店办公，地上50 层，建筑高度197 m；B 区为综合购物中心，地上6 层，建筑高度31.5 m；C 区分为办公公寓楼，地上33 层，建筑高度122.9 m；D 区为地下车库及设备用房，地下3 层。

2 建筑负荷及设备布置设计分析

2.1 负荷等级划分

根据GB 50045-95 高层民用建筑设计防火规范( 2005 年版) ，按使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度划分，该建筑为一类高层，其消防控制室、水泵房、防排烟设施、火灾自动报警设备、卷帘、阀门等消防设备用电为一级负荷，

另外一般工作照明、电梯等动力为一级负荷。因此根据《民用建筑电器设计规范》，一级负荷的供电电源应符合下列要求:

(1)一级负荷由两个电源供电，当一个电源供电时，另一个电源不应同时受到损坏。

(2)一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

2.2 变电所数量的确定与选择

根据变配电站深入负荷中心的原则，该工程为便于维护、管理、调度和节约电能，考虑各区建筑用电性质，0.4 kV 线路的配电半径，管理方式，建筑群的特点及负荷计算结果等条件，决定在建筑群内设四处地下变配电站。

1号变配电站为主变电所位于A 区地下室内，负责供给A 区酒店办公的负荷用电，变压器装机容量为: 2 × 2 000 kVA。

2号变配电所位于B 区地下室内，负责供给B 区的负荷用电，变压器装机容量为: 2 × 1 600 kVA。

3号变配电所位于C 区地下室内，负责供C 区负荷用电，变压器装机容量为: 2 × 1 250 kVA。

4号变配电所位于D 区地下室内，负责供给地下商业及地下车库的负荷用电，变压器装机容量为: 6 × 2 000 kVA。

2.3 柴油发电机的选择及容量

应急柴油发电机房宜靠近大容量的应急负荷或与配电所的低压配电室毗邻，故本工程的应急发电机房在地下室中，靠近低压配电室处。

应急柴油发电机组的容量大小根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量计算发电机容量。

(1)消防设备用电

消防设备用电包括消防控制室、消防水泵、消防电梯、消防广播、防排烟设备、火灾自动报警系统、动防火门窗、卷帘门、电动阀门等有关用电设备设施。

(2)重要照明用电

重要照明用电包括疏散用应急照明、备用照用应急照明(当正常照明熄灭

后，为确保正常工作得以继续进行的非正常工作照明，如应急发电机、消防监控中心等场所的照明)、安全照明。

(3)保安设备用电

保安设备用电包括保安监视、警报、通讯等电设备。建筑群主变配电站设一台应急柴油发电机组，为1 200 kW，低压400 V风冷型机组。

3 建筑供电系统设计要点分析

3.1 供电电压的选取

一方面根据规范有关规定，用户用电设备安装容量在250 kW或需用变压器容量在160 kVA 以上者，应考虑以高压方式供电。另一方面现在城市建筑工程电器设备的用电量多以10 kV 为主。该工程其占地面积大，安装容量早已超过规定指标，再加之输送距离较远，若采用0.4 kV 低压直接供电，无论从输送距离或是国家规定上都不能满足要求。因此必须采用10 kV 电源供电，而后进入高层建筑群各变电站降压后供给各用电设备。

3.2 10 kV 供配电方式的选择

一般10 kV 供配电方式主要有以下几种方式:

(1)由上一级变电站或公共开闭所向本建筑群内各变配电站分别提供两个独立电源回路，这种方法需要的回路量多，占用较多的城市电缆通道和公共开闭所内的配电出线回路，且耗用电缆量较大，故此种供配电方式可行性较差。

(2)设立小区自用开闭所，由城市电网向自用开闭所提供两回路独立电源，再由开闭所分别向各个变配电站提供两回路独立电源，这种供电方式的好处是10 kV 配电距离短，供电可靠性高，小区开闭所和各变配电站可统一自行管理，但在建筑群内自用开闭所的位置确定和管理较困难。

(3)将本建筑群内各变配电站纳入城市环网供电系统，若城市环网系统采用自动化远传控制技术，当发生故障或检修电缆时，可倒闸操作，切断故障线段或检修线段，恢复供电，可保证造成停电时间不致过长，供电可靠性高，对于实现电网自动化管理具有重要意义。

3.3 低压供配电系统

由于各变电站均为双电源进线，双变压器，以低压空气开关作联络开关，两台变压器互为备用。有关资料显示:当干式变压器采用强迫风冷时，可负载150%长期运行，当一回进线或一台变压器停电检修或出现故障时，另一台变压器可通过联络开关向所有一、二级负荷供电。为了保证消防用电设备供配电的可靠性及方便管理，根据楼层高低、用电设备等级等特点，万博广场的消防设备采

用放射状供电。

4 智能化在供配电管理中的应用

随着计算机网络管理系统的兴起和发展，使楼宇间供配电管理集中监视、智能化管理成为可能。尤其对于规模较大、管理庞杂的人员密集的建筑群更是值得一试。

4.1 智能化管理系统的设计目标

以计算机网络管理系统为基础的供配电智能化管理系统应具备以下条件: 具有高度共享的信息资源；能够提高供配电的可靠性和安全性；有利于节约管理费用和运行费用，达到短期投资长期受益的目的。

4.2 管理系统的集成模式及组成

管理系统应划分为四个层次，通过总线网络连接而成体系结构。

第1层主要是各种现场设备( 如空调系统、给排水系统、消防控制室、消防控制系统及保安系统等) 的各种用电及开关设备。

第2层是各种现场设备的控制器，负责对各种现场设备的直接控制。主要作用是采集第一层的现场数据作为控制的依据。经相关处理后去控制各种现场用电设备，并把有关数据( 如状态、报警等) 传送给第3层的操作站。

第3层是操作站或系统控制中心，完成对整个建筑物中本系统所有现场设备的集中监视和控制。

第4层是由若干个第3层的子系统组成中央管理系统。该控制系统采用集散型控制系统，控制模式采用目前国际上比较先进的控制器集成模式，即采用一套计算机管理系统，一套管理软件和统一的操作系统。各子系统之间是并行处理，实现资源和任务共享。

4.2.1 供配电监测

(1)高压侧检测项目

高压进线主开关的分合状态及故障状态；线电压检测；频率检测；功率因数检测；电量检测；变压器温度检测；以上参数送入供配电系统监测节点中，由系统自动监视及记录，为电力管理人员提供高压运行的数据，便于管理及分析。

(2)低压侧检测项目

各低压配电开关的分合状态及故障状态; 各低压配电出现三相电压，电

流，电量，功率因数; 中央控制室楼宇自控系统的显示器上以图形的方式模拟出了供配电的系统图，如果供配电系统中有什么问题，管理人员可立即发现，并很快确定故障位置，从而及时处理问题。

(3)应急发电部分

通常为避免正常外部电网供电出现问题，造成某大厦停电，因此大厦内选用柴油发电机作为备用电源。在故障时由柴油发电机供电，保证消防设施、电梯、应急照明等设施的用电。

(4)直流供电部分

直流蓄电池组的作用是产生直流220 V，110 V，24 V 直流电。它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。

4.2.2 电梯集群管理系统

该建筑群的现代商厦采用10 台电梯。通过通讯接口与电梯控制系统联网，来实现对电梯的集群管理。对电梯的集群管理主要是显示电梯的运行状态，故障状态，电梯运行时的楼层号显示，电梯的启/停控制，累计电梯运行时间对到达指定时间的电梯自动提示维护信息，在发生火警时电梯要求与消防联动停在首层(消防电梯除外)。

虽然目前高层建筑的基建经费不足，难以一步到位实现电气设备的计算机系统管理，但在设计、规划及设备选型订货时长远考虑，已预留了现场条件，如综合布线系统的实施就为高层建筑的智能化集成管理提供了物理基础和骨架。

5 结束语

根据高层建筑群供电容量大、人流量大等特点，在充分考虑整体规划的合理性和用电设备安全性的基础上，总结出了对高层建筑群配电的一般模式，最后提出了智能化管理在供配电中运用的必要性和可行性。