智能建筑供配电系统分析

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摘要：建筑变配电是建筑电气的重要组成部分。本文对高层智能建筑的变配电系统组成、内容和特点进行了分析和探讨，供大家借鉴。建筑供配电是建筑电气的重要内容，建筑供配电设计的好坏直接影响建筑的建造成本。只有经过仔细的研究探讨，根据实际情况调查分析，因地制宜，这样才能设计出一个好的建筑供配电系统工程。建筑变配电是建筑电气的重要组成部分。本文对高层智能建筑的变配电系统组成、内容和特点进行了分析和探讨，供大家借鉴。

关键词：智能建筑；供配电系统

所谓智能建筑是建筑技术与现代社会信息化技术有机结合的成果，就是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其基本内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑内的各功能子系统，全面实现对通信系统、办公自动化系统、大楼内各种设备（空调、供热、给排水、变配电、照明、消防、公共安全）等的综合管理。

高层智能建筑规模比较大，除主楼外，还设有相应的功能用房，如地下室、车库及裙房等，所以电气系统多，设备线路多，自动化程度高，用电负荷大，人员相对集中，对高层智能建筑的变配电可靠性及防火要求高。因此高层智能建筑变配电系统应全面考虑和策划。

1. 高层智能建筑变配电系统的组成

高层智能建筑变配电系统的组成由高压配电系统、低压配电系统、用电设备和变电所构成。通常对大型建筑或建筑小区，电源进线电压多采用10kV，电能先经过高压配电所，再由高压配电所将电能分送给各终端变电所。经配电变压器将10kV高压降为一般用电设备所需的电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。

2. 高层智能建筑的负荷等级划分的原则

按照《民用建筑电气设计规范》（JGJ / T16 ―2008）对负荷等级的划分原则，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而定，对负荷等级的划分为一级、二级、三级负荷。在高层智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘等消防用电设备；安防设备；主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有：客梯、生活水泵等。空调、照明等属于三级负荷。

3. 供电电压及电源

在电网稳定的前提下，一般供电电压为10kV，有些特殊的也采用35kV，选择装机容量在5，000kVA以上的变压器装机.为了确保智能建筑消防设施和其他重要负荷用电，通常采用两个独立电源来保障供电的可靠性，.一般采用两路10kV电源单母线分段接线，中间设母联开关；平时单母线分段运行，同时工作，互为备用。当其中一个电源发生故障时，另一个电源应能自动投入带全部负荷。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，以备在两路电源同时故障时由发电机组供电，发电机组要求在 15s 内自动恢复供电，由于安防监控等弱电系统一般不允许断电，因此针对此系统需要设在线式UPS，实时为弱电系统供电。柴油发电机组应急电源与工作电源之间必须采用可靠措施防止其并列运行。

4.变电站

在10kV的母线上，站用变中的高压侧短路一般等同于系统内的短路电流，可以达到十几千伏，有的甚至会更高，而且低压侧出口的短路电流也比较大。因为站用变的容量相对较小，站用变通常情况下都是同用一个TA，而且一次额定电流也很小，为了能够保证计量的正确性，TA变一般会选得很小。在这种情况下，巨大的短路电流容易因为站用变的故障而造成严重的TA饱和现象，以至于站用变保护装置拒动。

5.继电保护与计量

5.1继电保护方式及信号装置的设置，一般具有过流、速断保护、零序保护及高温报警，等功能。当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响

5.2 计量

高层智能建筑通常在10kV变配电站设置高压集中计量，在低压侧利用多功能数字仪表实现电压柜出线回路的计量，在配电末端设精巧电表，设后台监控主机并远传至弱电总机房。

5.3变配电智能化监控系统

变配电智能化监控系统可实现对10kV变配电站的电力运行情况进行综合监控，避免因某个环节出现问题而影响整个建筑的供电。从而达到少人值班或无人值守变配电站的配置要求，节省运营成本，提高电能管理的质量。

6. 配电系统

一般对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式配电；对一般设备采用放射式与树干式相结合的混合方式配电。通常对于小于37kW的电动机采用直接启动方式启动；37kW以上电动机可采用降压启动方式或软启动方式。于环境特别恶劣或潮湿场所的电气设备设置剩余电流保护器。一类智能建筑，一级负荷的设备容量较大，且设置有发电机自备电源，为提高一级负荷的可靠性及不同等级负荷的投切，可将低压母线分为三个不同的母线段：应急负荷母线段、重要负荷母线段及一般负荷母线段。对消防用电及共他重要场所设施的用电，由应急负荷母线段供电：当正常电源停电时，又希望由自备电源供电的设备场所，可接至重要负荷母线段（此时应确保没有消防用电的情况下），其他设备，接至一般负荷母线段。

低压出线电缆可选用低烟无卤阻燃交联屏蔽型电力电缆；除应急照明通常采用低烟无卤耐火交联屏蔽型电力电缆，其它与消防有关的出线线缆宜选用矿物绝缘电力电缆。电缆明敷在桥架“线槽上，普通线缆与应急电源线缆应分设桥架”线槽或采取金属隔离措施。

7. 弱电治理

智能建筑内的各种弱电系统如计算机网络系统、安全防范系统、火灾自动报警系统、有线电视与卫星电视系统等，容易受到雷电、电火花、电网瞬变、高次谐波等各种电磁脉冲的干扰，因此防雷、接地、屏蔽、滤波等技术得到改进，出现了 SPD 电涌保护器、漏电保护器、剩余电流监视系统等保护设备，有力地加强了对建筑内的电气设备和人身的保护，大大提高了供配电系统的安全性。

8. 有特殊要求的设备配电

消防设备的配电，智能建筑的消防用电应按一级负荷要求供电，对于消防控制、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电，还应在最末一级配电箱处设置自动转换装置。电梯配电必须专用线路供电，不可与照明或其他负荷合用干线，以免影响其他设备正常工作。对计算机中心的配电，除了保证其负荷等级外，还应注意必须专用线供电，即 PE 线与 N线要分开；计算机房应按要求作局部等电位联结；计算机房的配电箱处应加装 SPD，以防雷击电磁脉冲沿线路入侵计算机等信息设备。

结束语

随着人们生活水平的提高，对建筑物功能要求也在不断提高。供电系统是智能建筑的核心，要保证智能建筑的运转正常就必须先做到供配电系统的安全与正常运行。所以，对于智能建筑来说，一个好的供配电监控系统是非常重要的。设计人员在设计阶段要根据负荷情况和建筑物本体功能综合考虑，构建一个安全可靠、经济合理的变配电系统。只有将它做好，整个智能建筑的安全才会有保障，社会的巨变，国家城镇化、现代化进程的推进速度越来越快，各种高层建筑在我国大中城市得到迅速发展，但它给设计、施工人员带来了许多相应的问题。在对高层建筑供配电系统进行设计时，其负荷容量计算需要非常准确，供电电源选择及变配电所布置要尽可能的合理，供配电系统要做到经济性、运行保持稳定性、安全性，这样才能决定最终成果的优劣。

参考文献：

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[3] 李英姿.现代建筑电气变配电设计技术.中国电力出版社，2008.

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