某中學供配電系統(tǒng)設計內容及要點

錢 崢

(常州市規(guī)劃設計院，江蘇 常州 213001)

0 引言

中學是我國基礎教育的重要組成部分，同時隨著我國人民生活水平的不斷提高，國家對中小學教育的投入也越來越多，新建改建的中小學亦隨之增加，設計要求也不斷有所提高。以下為本人最近設計的某中學電氣設計中供配電系統(tǒng)設計的內容及要點介紹，僅供設計同行參考探討。

1 工程概況

某工程為某市內一中學校區(qū)，由圖文藝術綜合樓，教學樓，體育館，司令臺，以及原校區(qū)保留的學生宿舍、食堂綜合樓、小樓等建筑單體構成。總建筑面積為63 638.54 m2，其中地上總面積為45 278.54 m2，地下總建筑面積為17 822.53 m2。該中學內均為建筑層數不超過6 層的多層建筑。

2 10/0.4 kV 變配電系統(tǒng)內容及要點

2.1 負荷等級、各類負荷容量計算

本工程用電負荷等級劃分如下:二級負荷包括消防水泵、消防風機、消控中心、防火卷簾、應急照明等消防用電設備;主要通道照明，值班照明，食堂廚房主要設備用電、冷庫、備餐間照明，客梯、排污泵、生活水泵、安防及智能化系統(tǒng)設備用電等重要負荷用電。三級負荷為除二級負荷以外的全部用電負荷。

各類負荷容量統(tǒng)計方法如下:對水泵、風機、電梯、空調等動力用電設備按其設備安裝容量進行統(tǒng)計，對照明等設備的用電容量按單位面積功率法統(tǒng)計。例如:辦公部分按50 W/m2、閱覽區(qū)按30 W/m2、報告廳按100 W/m2進行統(tǒng)計。經計算各類負荷容量為:二級負荷為927 kW，三級負荷為3 634 kW，消防負荷為667 kW(其中包括平時兼消防時使用的負荷60 kW，僅在消防時使用的負荷607 kW)。

故該中學設備安裝容量4 127 kW;計算負荷為2 063 kW。校區(qū)總變電所內配電干式變壓器共2 臺，變壓器總裝機容量估算為2 ×1 250 kVA，平均負載率82%。

2.2 供電電源及備用電源

為滿足該校的用電需求，結合學校的現(xiàn)狀，本工程由市政電網引來一路10 kV 電源線路作為主供電。

同時該校采用柴油發(fā)電機作為后備電源，確保在火災時消防負荷的供電及平時重要負荷供電。柴油發(fā)電機的容量確定原則:根據消防負荷及平時重要負荷容量，以其中最大者選定。火災時切除平時重要負荷的發(fā)電機電源以確保消防負荷的運轉。根據計算，本工程選用常用工作制容量為512 kW(640 kVA)的柴油發(fā)電機。

接入柴油發(fā)電機備用電源的平時重要負荷:排污泵、生活水泵、安防系統(tǒng)用電、智能化系統(tǒng)設備用電。

接入柴油發(fā)電機備用電源的消防負荷如下:消防排煙及加壓風機、防火卷簾、消防水泵、消防控制室、消防應急照明及疏散指示與備用照明等消防用電設備。

2.3 變電所及發(fā)電機房設置

根據建筑平面布局和用電負荷的分布情況，本工程在教學樓首層設置一處變電所，同時在教學樓地下一層、首層變電所下部位置設置發(fā)電機房一個。

2.4 中低壓供電系統(tǒng)結線型式及運行方式

1)中壓供電系統(tǒng)結線型式為:中壓10 kV 電源采用單母線運行方式。當10 kV 電源發(fā)生故障時，啟動發(fā)電機，滿足全部二級負荷的供電要求。

2)低壓配電系統(tǒng)結線型式及運行方式如圖1 所示。

圖1 低壓配電系統(tǒng)結線型式及運行方式

變電所內兩臺變壓器低壓側采用單母線分段運行方式，兩段母線間設聯(lián)絡開關(K3)，設自投自復、自投手復或自投停用三種狀態(tài)選擇，并且應設有手動投入功能。自投時需要設置延時，并且能自動斷開非重要負荷(采用失壓或分勵脫扣方式)，以保證變壓器正常工作。兩主進線開關與聯(lián)絡開關設置電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合3 個開關中的2 個開關。當變壓器低壓側總開關因過負荷或短路而分閘時，不允許合上母聯(lián)開關。原則上母聯(lián)采用自投不自復的工作方式，并加裝低壓主進開關保護掉閘閉鎖母聯(lián)自投功能，自投時間應滯后于進線斷路器失壓脫扣時間不小于0.5 s以上。

兩段單母線所帶負荷不分組，照明負荷和電力負荷盡量在母線上分開供電，應急負荷的主用電源由同一變壓器(2 號)供電。

低壓側增加應急母線，電源由柴油發(fā)電機和不帶應急負荷的變壓器(1 號)兩路互投。末端配電的兩路電源分別由應急母線(Ⅲ)和供給應急負荷的變壓器(2 號)母線(Ⅱ)提供。

正常運行時，K1，K2，K5 合閘，K3，K4 斷開;K1 和K2 均失壓脫扣時，K4 合閘。市電恢復后，K1 和K2 合閘，經延時后K4 合閘。

2.5 電能計量裝置

總計量采用中壓計量方式(計量裝置位于教學樓首層的校區(qū)變電所)。

根據本項目管理的需要以及本項目用能系統(tǒng)的實際情況、本項目的電量計量按一級子項分項設計。在變電所低壓出線側按照明插座、動力用電、空調系統(tǒng)用電和特殊用電等類型分回路分項進行計量。低壓配電柜各出線回路設計裝設多功能計量儀表(數字式計量儀表)，且變電所設置電力監(jiān)控系統(tǒng)。

2.6 主要設備選型

為了保證供電的可靠運行，采用較先進、實用、安全、綠色環(huán)保型節(jié)能的設備和自動化設施，對設備盡可能采用少維修或免維修產品，同時配置電力監(jiān)控系統(tǒng)。

中壓開關柜選用金屬鎧裝移開式中置開關柜。10 kV 斷路器采用真空斷路器，10 kV(25 kA)，在中壓進線開關柜內裝設有真空斷路器的操作過電壓保護電器:氧化鋅避雷器。真空斷路器選用電磁(彈簧儲能)操作機構。

變壓器選用節(jié)能型干式變壓器，并設置強制風冷系統(tǒng)，接線型式為D，Yn11。變壓器防護等級不低于IP20。

低壓配電柜選用單元隔離式抽出柜，并裝設多功能智能數字式儀表，柜內800 A 及以上開關選用ACB 框架開關，低于800 A的開關選用MCCB 斷路器。斷路器分斷能力:1 250 kVA 及以下干式變壓器≥35 kA;1 600 kVA 干式變壓器≥42 kA，且Icu≥Ics。變壓器及大容量的出線采用密集型母線槽。

3 低壓配電系統(tǒng)

1)低壓配電系統(tǒng)。

a.低壓配電電壓等級為220 V/380 V，50 Hz，低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-S 系統(tǒng)和TN-C-S 系統(tǒng)。低壓電源均從低壓配電房引出。照明、電力、消防及其他防災用電負荷分別自成配電系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)適當預留一定數量的出線回路，以備臨時用電負荷的接入。

b.低壓配電線路主要以放射式為主，并輔以樹干式及混合配電方式。單臺容量較大的負荷和重要負荷則以放射式配電;對于照明及一般負荷則采用放射式及樹干式相結合的配電方式。末級配電箱設置在配電范圍的負荷中心位置，為減少線路損耗和壓降，其供電半徑控制在50 m 內。

該校的消防動力設備、消防、監(jiān)控中心、智能化系統(tǒng)、應急照明、變電所所用電等重要場所則采用雙回路專線供電，并采用末端自動切換的方式。

c.消防專用設備:噴淋泵、消火栓泵、排煙風機、正壓送風機、消防穩(wěn)壓泵等消防專用設備的過載、斷相保護則采用報警不跳閘的方式。

d.30 kW 及以上的電動機可采用Y/△降壓啟動裝置，30 kW以下電動機可直接啟動。

e.排水泵采用液位傳感器就地自動控制。水位超高報警、水位顯示及故障監(jiān)測信號通過BA 系統(tǒng)上傳到控制室。

f.為保證人身安全，供電給手握式、移動式電氣設備的末端線路、所有低壓插座回路及公共場所中人易觸及用電設備的回路均設30 mA 漏電保護，動作時間應不大于0.4 s。

g.校園內可再生能源采用光伏發(fā)電方案時，采用低壓并網型發(fā)電系統(tǒng)，以避免大量儲能蓄電池的使用，使太陽能的利用真正達到綠色使用。

2)線路選擇及敷設方式。

低壓線路的選擇:一般負荷配電線路的干線通常是采用WDZ-YJY-1kV(B 類)阻燃型銅芯電力電纜，支線通常采用WDZBYJ-500V(B 類)阻燃型銅芯導線。消防系統(tǒng)設備、消防控制室及應急照明負荷的供電干線及分支干線采用礦物絕緣電纜。支線采用WDZN-YJY-1kV(B 類)阻燃耐火型電力電纜或WDZBN-BYJ-750V 阻燃耐火型銅芯導線。

低壓線路敷設:垂直線路沿梯形電纜槽盒敷于電氣豎井內。水平干線電纜采用槽式電纜槽盒敷設。

3)為保證供電的連續(xù)性，各智能化系統(tǒng)機房設備、消防控制室(中心)等負荷，根據自身需要，均自帶不間斷電源(UPS)作為備用電源。

疏散照明配置小型集中式EPS 電源作為備用電源。持續(xù)供電工作時間:不小于30 min。

4)裝在配電間、設備房內的配電箱，除大型配電箱采用落地安裝，其余采用明裝掛墻式。裝在客房、各類管理用房、辦公室、會議室等公共場所的配電箱，嵌入墻內安裝。保健室、食堂餐廳、廚房及配餐空調間均應設置專用殺菌消毒裝置(紫外線殺菌燈)，開關單獨集中設置，且具有燈具開啟顯示裝置并應采取誤開燈措施。

4 結語

中小學建筑供配電系統(tǒng)應經濟、合理、高效并可靠。以上即是本人對某中學供配電系統(tǒng)設計內容及要點的簡要介紹，以供各位同行指正。

［1］JGJ 16—2008，民用建筑電氣設計規(guī)范［S］.

［2］GB 50053—2013，20 kV 及以下變電所設計規(guī)范［S］.

［3］GB 50054—2011，低壓配電設計規(guī)范［S］.

［4］黃鐵兵，梁志超，孟煥平.建筑電氣強電設計手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.