新时期高层建筑供配电系统设计探析

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摘要：本文基于新时期高层建筑结构复杂、功能齐全的特点，结合工程案例阐述了现代智能建筑的设计特点。

关键词：；智能建筑；供配电；设计

随着我国经济的不断发展，城市建筑如雨后春笋般涌现，当然现代高层或超高层建筑不乏很多智能建筑，智能建筑是城市建筑的的发展趋势。很多高层智能建筑属企业的指挥管理部分，如果在发生故障或要及时作出重大决策时，若由于电话灯通信故障延误大事，后果不堪设想。所以，结合现代智能建筑的特点以及供配电的需要，电气设计人员一定要做好设计工作。下面结合某工程案例具体对现代高层智能建筑的供配电设计进行探讨。

1工程概述及负荷计算

某公司生产指挥中心工程新建办建筑群，建设总面积76102.0m2，主楼建筑总高度为94.3m。建筑群可分为三部分：主楼、辅楼及裙楼，三个部分有机结合，相得益彰。建筑布局自西向东分别设置辅楼(12层)、裙楼(4层)和主楼(21层)，主楼与辅楼在两边，裙楼在中间。主楼为公司机关处以及公司领导办公室；辅楼主要为国贸公司、材料公司等公司的办公中心；裙楼为综合中心，包括会议中心、商务中心等。

本工程主要由四个部分组成：电负荷照明系统、计算机系统、给排水系统以及电梯系统。功率与负载的计算要参考《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-1992，从而算出有功功率为5125.4kW，无功功率864.3kVA，计算负荷为5 224.4kVA。

2供配电系统

本工程供电负荷等级为一级，负荷较大。为了做到供电系统安全、可靠、经济，设计人员根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-1992中的相关规定，对一次系统、二次保护、设备选型、方案优化等方面都做了专业的设计和规划，本工程的设备均采用较为先进的设备。

2.1供电电源

当地供电部门为本中心工程提供了两路10kV电源，1#电源为主电源，2#电源为备用电源，分别取自两处，两电路独立，要做到不能相互影响。

2.2 10kV系统

10kV系统采用单母线方式进行，根据供电部门要求，两路电源进线采用机械闭锁。当1#电源正常工作时，2#电源断开，不能合闸；当1#电源故障时，断开1#进线柜断路器，合2#进线柜断路器。

变电所在布置上，考虑到需深入负荷中心，故将10kV高配室、低配室及控制室布置在地下室一层。

电能计量采用高供高计。

10kV接地系统采用中性点不接地系统。

2.3变压器的设置

在本工程中，变压器设置要参考两个系统：计算机系统和动力设备系统，变压器一共设有6台，其中照明及计算机系统正常工作电源设有2台1600kVA的变压器(T01、T02)，电源取自10kV系统1#母线，备用电源设置1台800kVA的变压器(T03)，电源取自10kV系统2#母线；空调、电梯系统等动力系统正常工作电源设置2台2000kVA的变压器(T04、T05)，电源取自10kV系统1#母线，备用电源设置1台1600kVA的变压器(T06)，电源取自10kV系统2#母线。具体见图1。

2.4 380V低压配电系统

380V低压配电系统分布也分为两大块，也就是计算机系统以及动力设备系统。

前面一部分系统运行方式为单母线分段方式，一共分有3段，一般情况下，Ⅰ段和Ⅱ段用来给建筑供电，工程人员在两段母线间设置1#低压母线联络开关，Ⅲ段低压电源用来备用，以防Ⅰ段和Ⅱ段损坏时使用。在Ⅲ段低压母线和Ⅰ段低压母线之间设有2#低压母线联络开关。通常情况下计算机系统供工作低压电源要由Ⅰ段和Ⅱ段低压母线来提供，Ⅲ段备用低压母线不工作，不接通开关。当前两段低压母线中的某一段因故障断电时，闭合1#低压母线联络开关，由另一端低压母线来为系统供电；如果前两个低压母线全断电的话，就启用备用段Ⅲ低压母线来代替前两段来为系统供电，为所、会堂、计算机等重要负荷提供另外一路电源，与此同时，操作人员对1#和2#低压母线联络开关视情况合闭，为部分负荷提供第二路电源。

后一部分系统即动力设备系统的低压配电系统运行方式及段数均与前一部分系统相同，

一般情况下，Ⅳ段和Ⅴ段用来给建筑供电，工程人员在两段母线间设置3#低压母线联络开关，Ⅵ段低压电源用来备用，以防Ⅳ段和Ⅴ段损坏时使用。

在Ⅵ段低压母线和Ⅳ段低压母线之间设有4#低压母线联络开关。通常情况下计算机系统供工作低压电源要由Ⅳ段和Ⅴ段低压母线来提供，Ⅵ段备用低压母线不工作，不接通开关。当前两段低压母线中的某一段因故障断电时，闭合3#低压母线联络开关，由另一端低压母线来为系统供电；如果前两个低压母线全断电的话，就启用备用段Ⅲ低压母线来代替前两段来为系统供电，为食堂、锅炉系统、给排水系统、电梯系统等一级负荷提供第二路电源。与此同时，操作人员对3#和4#低压母线联络开关视情况合闭，为部分负荷提供第二路电源。

母线和进线开关必须要进行闭锁设计，具体来说就是当任一母线合闸时，其相连的两个进线开关不能同时合闸；当两个进线开关都合闸时，其之间的母联开关不能合闸。

地下、地上设备配电方式不同，地下室水泵、电梯等动力设备配电方式为低压柜单回路放射式；地面以上部分均有设置照明干线以及动力干线，动力干线负责全部的动力以及照明用电。

对于一级负荷别重要的负荷，末端配电箱采用双电源自动切换装置供电。

对于计算机的服务器等要求不能停电的设备，采用UPS供电。

380V低压配电系统的接地式采用TN-S系统。

2.5无功补偿系统

本工程负荷均为低压负荷，即380V/220V，所以相对来说，补偿方式也要采取低压补偿方式，经过补偿后功率因数提高很大。详细情况见图1。

图1：供配电系统图

2.6电气设备的选型

10V高压柜采用先进的金属铠装抽出式开关柜，内置真空断路器。该高压柜绝缘性好、操作维护简便、防护等级高且寿命长，符合国际标准。具有防带负荷推拉断路器的手车，防误分合断路器，防带接地开关合闸，防误入带电间隔，防带电误合接地开关，这对供电系统的安全是一个强有力的保障。对于供电系统的二次保护，采用的技术是变电站综合自动化技术，此技术先进，符合工程要求，并配有先进的CSC系列微机综合保护装置，微机综自系统模块化，分布式布置。包括站控层和间隔层，网络结构为双机单环网。开关站综合自动化系统可以同各集控中心自由通讯。对于变电站无人值守一级电能分析管理的需求均能很好地满足，这就进一步提高了系统的安全性能。

低压配电系统采用组合式变电站，变压器柜内设有变压器，采用免维护型SCB10系列干式变压器，变压器与低压柜并排。低压柜采用固定分隔柜，低压断路采用进口NF系列插拔式断路器，方便了运行维护工作。设计中还要考虑消防设计，进行闭锁设置。以在火灾发生时，断路器能及时进行跳闸保护动作。

低压无功补偿装置也较为先进，属动态补偿装置，采取数字化微机系统控制方案，自动切换、稳定性及反应性能均很优秀，从而大大提高了节能效果。

2.7电气控制系统

10Kv高压柜均可在柜面操作，也可在综合自动化系统后台监控系统操作，灵活方便；后台监控系统布置与电气控制室。

低压配电系统均在低压柜柜面上操作。

3安装调试及遇到的问题

对于高低压柜的安装及调试工作，为了保证工程质量和效果，工程管理人员选择专业安装单位。但在实际施工中，由于变压器柜已经提前组装完毕了，因而其体积十分庞大，带来的问题就是无法被搬进门口相对较小的配电室，经过讨论，只能把变压器柜拆散后搬入配电室重新组装。

在最近的一次调试过程中，有一台低压断路器烧坏了，为此段低压母线提供电源的10kV高压柜保护动作跳闸，保护装置有记录显示了:动作电流31.74A，动作时间0.503s。工程人员分析了原因后，更换了该断路器。此次事故中，微机保护起了很大作用，就避免了更严重的后果。

4结束语

对于现代高层智能建筑的供配系统的设计，设计人员必须综合考虑建筑特点、需求等各方面的因素。本工程设计效果理想，工程人员不仅学到了很多宝贵的东西，还积累了很多有用的经验，工程设计要多多总结，把握好工程的特点，发挥每种技术的优势。

参考文献

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