供配电系统的设计

供配电系统的设计 供配电设计作为民用建筑电气设计的主要部分 设计的合理性直接影响到民用建筑电气设备 ， 的投资、运行及管理，因此供配电设计除了要保障人身安全、供电可靠、技术先进外，还要 检验设计在实际运行中是否经济、合理。下面介绍工程的概括，结合部分规范阐述一下该系 统的设计思路。 该工程总建筑面积约 16 万平方米。两层地下室，地上有两组建筑群一组由 1、2、3、5 栋， 连体组成的 33 层的高层住宅，建筑高度为 99.6 米；另一组由 6、7、8 栋连体组成的 18 层的高层住宅，建筑高度为 58.3 米，和一栋 33 层塔式住宅（9 栋），建筑高度为 99.6 米，另有一栋独立商业用房，建筑层数为三层，建筑面积约 3500 平方米。地下二层建筑面 积 2 万余平方米，7 个防火分区，平时作为车库、设备房，战时部分作为二等人员掩蔽所； 地下一层建筑面积一万八千余平方米，5 个防火分区，作为车库及设备房。 一．负荷等级及供电要求 首先要了解工程的负荷等级及不同等级负荷对供电电源的要求。我们知道各电力负荷应 根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二 级负荷及三级负荷 而中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后 ， 将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷为特别重要负荷。 根据《民用建筑电气设计规范》，一级负荷的供电“应由两个电源供电，当一个电源发生 故障时，另一个电源应不致同时受到损坏”。但在实际设计中为了满足一级负荷的供电，可 以采用两路高压供电，但当供电不能满足要求时，应设自备发电机，故可以采用一路高压电 源加一路备用电源---应急柴油发电机组供电，当一级负荷容量较大时，应采用两路高压供 电。对于特别重要的负荷供电，除了必须采用两路高压外，还必须设置应急电源---应急柴 油发电机，并且该电源中严禁接入其他负荷。 二级负荷的供电要求“宜由两回线路供电”，即当发生电力变压器故障或线路常见故障时 不致中断供电（或中断后能迅速恢复） 。设计中常采用一用一备两路高压电源供电或一路高 压，另一路备用电源-----柴油发电机组，但当负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回 6 KV 及以上专用架空线供电。 三级负荷对供电无特殊要求。 该工程是一类建筑，属于一级负荷供电，但对于本建筑取得第二电源不可靠，故设置柴 油发电机组和采用一路 10KV 高压电缆进线供电。 根据《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》对消防用电设备进行负荷 等级划分。对于一类高层建筑的消防用电按一级负荷要求供电，二类高层建筑的消防用电按 二级负荷供电，并且消防用电设备应采用专用的供电回路。火灾事故照明和疏散指示标志可 采用蓄电池作备用电源，其配电设备应明显标志。本工程的消防控制室、消防水泵、消防电 梯、防烟排烟风机、应急照明等消防设备按一级负荷供电，并应在最末一级配电箱处设置自 动切换装置。普通电梯、自动扶梯、生活水泵为二级负荷，住宅用电及其它负荷为三级负荷。 二．负荷计算及变压器容量和台数的选择 目前我们通常根据负荷的不同分类，按需要系数法算出建筑物的计算负荷，据此选择变 压器的容量及台数。 ㈠负荷计算 ⑴ 负荷计算一般采用需要系数法。 ①用电设备组的计算负荷： PJS=Kx?PS QJS= PJS ?tgф SJS= PJS/cosф 式中 PJS-----有功功率（KW），QJS-----无功功率（KVAR） SJS-----视在功率（KVA），cosф----- 功率因数 PS-----用电设备组的设备功率（KW） tgф-----用电设备组功率因数的正切值 单相负荷应均衡的分配到三相上。当无法使三相完全平衡，且最大一相与最小一相负荷之差 大于三相总负荷的 10%时，可以将设备容量的算数和乘以需要系数。不同类型的设备的视 在功率，应将其有功负荷和无功负荷分别相假后求其均方根。 注：1.一般动力设备为 3 台以下时，需要系数取为 Kx=1； 2.照明负荷需要系数的大小与灯的控制方式和开启率有关。大面积集中控制的灯比相同 建筑面积的多个小房间分散控制的灯的需要系数大。插座容量的比例大时，需要系数的选择 可以偏小些。 ②配电干线和变电所的计算负荷为各用点设备组的计算负荷之和，再乘以同时系数（K t），Kt 一般取 0.8~0.9。 ③当不同类别的建筑（如办公楼和住宅楼）共一台变压器时，其同时系数可适当减小， Kt＜0.8。 ⑵ 住宅电源干线采用三相 380V 供电，计算干线负荷按上节负荷表 2．4．1-1 取安装 容量时，需要系数 Kt 的选定，见表 2．4．1-1 取安装容量时，需要系数 Kt 的选定，见 2． 4．2-2 注：1.住宅用电功率因数可取 cosф=0.85~0.9； 2.供住宅的电源干线为单相~220V 时，Kx 值为单相干线所带的户数的 3 倍相对应的数 值。如：单相带 10 户，即查表中 30 户对应的值，Kx=0.5； ⑶ 住宅用电计算至变压器负荷时，需要系数 Kt=0.3。（注：按表 2．4．1-1 选择安 装容量时的值） ⑷ 集中空调用电计算至变压器负荷时，变压器安装容量（KVA）约等于空调总安装容 量（kw）（不含备用）。 ㈡变压器容量和台数的选择 变压器的容量应根据负荷的大小、负荷等级及经济运行等因素进行选择，保证满足全部 用电设备计算负荷的需要。变压器的台数应尽可能选择双数，便于两两低压联络，并且相互 联络的两台变压器容量也不宜相差太多。民用建筑中单台变压器容量最好在 630KVA~12 50KVA 之间，不宜超过 1250KVA，但当用电设备容量较大、经济技术合理、运行安全可 靠时，可采用 2000KVA~2500KVA 的变压器。应该注意的是因照明设备允许压降为 10 %，故大容量用电设备应与照明设备分别选用不同的变压器。 本工程商业负荷按 70VA/m2 考虑（空调除外），住宅二房为 5KW 共 270 户，三房为 6KW 共 361 户，四房为 7KW 共 120 户，复式房为 20~50KW 共 19 户，商场空调机组 用电负荷为 500KW，电梯、室外照明及部分消防用电等用电负荷为 2500KW，总安装容 量为 7983KW，计算容量为 2845KW。选四台 1000KVA 干式变压器联络供电。变压器平 时负荷率 η 按不大于 85%考虑。1#变配电房设于三栋塔楼的地下一层附近，安装两台 10 00KVA 干式变压器，主要供一~五栋住宅及地下室附近车库的负荷用电，2#变配电房设于 八栋塔楼的地下二层附近，安装两台 1000KVA 干式变压器，主要供五~九栋住宅和商业负 荷及地下室附近车库的负荷用电。共设高压环网柜 9 台，低压配电柜共 35 台。 三．柴油发电机负荷计算及容量的选择 ㈠柴油发电机负荷计算 ⑴必保的消防负荷 ①平时备用火灾时才启动的消防计算负荷（Pj1）。如：一般按一个着火点考虑需开启 的消防水泵、排烟风机、正压风机、电动防火卷帘、电动防火门、消防新风机等。（同层有 几个防火分区时，若某一个防火分区着火，所开启的防排烟最大负荷为本着火分区及相邻 上、下两层的两个防火分区的防排烟设备）。 ②停市电时，必须由发电机供电的计算负荷（Pj2）。如：应急照明（包括备用照明、 疏散照明、安全照明）、消防电梯、消防控制室、通信机房、防盗监控机房、大中型计算机 房等重要设备用电，特别重要负荷，一级负荷中的部分或全部负荷。 ⑵宜保的重要负荷 停市电非火灾时，宜由发电机带的重要计算负荷（Pj3）。如：部分或全部客梯、生活 水泵、厨房动力、餐厅 1/4~1/3 照明、商场 1/4~1/3 照明、宾馆锅炉房、星级客房照明 等。宜将大型封闭式大商场中的空气处理机、新风机做为重要负荷。 ㈡柴油发电机容量的选择 发电机组的额定功率（PH）应大于或等于 1.1 倍的计算功率（Pj）：PH≥1.1Pj ⑴当 Pj1＞Pj3 时，应选 PH≥1.1（Pj1+ Pj2）。 为充分利用发电机，应把重要负荷挂在发电机母线上。 ⑵当 Pj3＞Pj1 时，应选 PH≥1.1（Pj2+ Pj3）。 这样既能满足必保负荷用电，又能向重要负荷供电，为首选设计方案。 ⑶最大一台电机启动时，发电机瞬时电压降不应大于额定电压的 20%。 ㈡柴油发电机容量的选择校验 ⑴按最大一台电机启动需要来校验发电机的容量，即：PH≥K?P 式中：PH—发电机的额定功率 K—最大一台电机启动倍数 在不同启动方式下，发电机功率为被启动电动机功率的最小倍数（K 值） ⑵一般消防水泵可按 15%允许瞬时压降来选择，校验发电机容量。可采用 Y—△启动。 ⑶发电机容量足够，水泵容量较小，又不经常起动，直接起动时压降≤15%时，可采用 直接起动。 ⑷柴油发电机单台容量不宜超过 1000KW，若容量较大可选择多台发电机。 ⑸宜选 50HZ、400/230V、风冷、带自启动装置，并能在 15 秒内供电的发电机。 如本工程必保负荷 Pj1（包括加压风机、防排烟风机、放火卷帘、消防泵喷淋泵）计算 负荷为 253KW，同时系数取 1；停市电时负荷 Pj2（包括消防中心、弱电机房、1~3，5 栋消防电梯和公共照明、地下室应急照明、地下室 1~6 防火分区潜污泵、6~9 栋公共照明 和消防电梯、设备房用电）计算负荷为 311，同时系数取 0.9；宜保负荷 Pj3（包括 1~3， 5~9 栋客梯、商场货梯、生活泵）计算负荷为 253KW，同时系数取 0.9；Pj1=253KW ＞Pj3=120KW，故柴油发电机容量 PH≥1.1（Pj1+ Pj2）=1.1*（258+280）=586. 3KW，查样本选择 PH=600KW。校验：最大一台电机为高区消防水泵 55KW，采用 Y— △启动，按 15%压降查表得 K=2.3，取 1.2 可靠系数，1.2* K*P=1.2*2.3*55=151. 8＜600KW，经校验所选机组满足要求。` 以上针对民用建筑供配电设计中的变压器的选择、柴油发电机的选择及计算负荷等一些 主要内容进行了论述和分析，不妥之处请各位同行指正。 参考文献： 《民用建筑电气设计规范》； 《建筑设计防火