商業建筑供配電設計探討

陳勇

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶 400042）

商業建筑供配電設計探討

陳勇

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶 400042）

商業區建筑供配電設計在建筑電氣設計中有著重要地位，一定程度上決定著商業區的經濟發展命脈，商業區建筑供配電設計要將資源的有效利用和商業發展的效率完美結合，本文主要從商業區建筑供配電設計應用的層面進行探討。

商業區；建筑；供配電

1 引言

現代商業區一般都是綜合性的消費場所，想要保證這個巨大的商業機器能夠正常運轉，供配電是整個商業運轉必不可少的基礎設施。所以在充分利用資源的前提下，商業區建筑供配電設計要在提高商業效率上下足功夫，本文主要從電氣負荷、供電方式、開閉所和變電所位置、應急電源、變配電室設計、PLC在建筑智能化中的應用和節能設計，這七大方面對現代商業區建筑供配電設計進行淺析。

2 商業區建筑供配電設計的應用方面

2.1 電氣負荷

所謂用電負荷，就是電能用戶的用電設備在某一時刻向電力系統取用的電功率的總和。根據對用電可靠性要求的不同，用電負荷分等級為三級：一級負荷、二級負荷、三級負荷。具體用電負荷的數值，是參照各個單體建筑的使用性質和專業上與此關聯的資料提供的相關數據來進行統計的。

按照國家有關規定，一級負荷供電包括為：超市、商場用于經營管理的計算機系統；超商場、營業廳的備用照明用電；值班照明；走廊照明；客梯用電；電子信息設備機房用電；安防系統用電；生活水泵；排污泵；消防設備（包括消防電梯、安全出口照明、消防泵、疏散指示照明、防排煙風機），其中超市及商場用于經營管理的計算機系統為一級負荷中的特別重要負荷。二級負荷供電包括為：空調用電和自動扶梯。其余為三級負荷供電。在統計用電負荷時，建成后的停車場一般不包括在用電負荷的計算范圍之內。

2.2 供電方式

供配電系統由多個單體建筑組成，供電范圍較大，且各建筑單體間關系比較復雜，建筑功能繁多，設計時要注意合理安排各建筑內地下室車庫和電氣豎井的供電路徑。動力與照明配電線路盡量分開設置，供電方式采用放射式與樹干式相結合。高壓采用兩路電源供電，10kV主接線采用單母線或單母線分段運行方式，不設置聯絡開關，低壓側采用單母線分段方式，設進線開關與母線聯絡開關采用電氣加機械聯鎖形式。商業經營用計算機除采用專用雙電源供電外，另加UPS應急電源供電，以確保供電的可靠性。變電所專用同路供電供廣播機房、安保中心、消控中心及消防等重要負荷采用，雙電源末端切換方式。經濟型酒店則在其內部設置配電間，經二次分配后引出配電干線。大型的空調設備配電采用專用同路送至機房內的配電室，經分配后放射式引至各機組及泵組控制柜。大型超市由其自行負責的獨立變電所直接供電（如圖1）。

2.3 變電所和開閉所位置

總的變電所和開閉所一般設置在公共設施區域內，經過分配再引至相應的區域變電所。設計時一般宜將住宅部分和商業公建部分的變電所分開設置，根據各單體建筑供電距離和性質來設置變電所。由電業局負責住宅部分變電所運行管理，物業負責商業公建部分的變電所運行管理。根據建筑工程實際所包含的用電負荷等級，設置與之匹配的供電電源，而且最好從不同的變電所供電，因等級不同而設置的供電電源，提供不同的電力質量和保障。最后根據負荷分布確定供電范圍、變電所位置及變壓器的容量。

圖1 應急電源接線示例

2.4 應急電源

應急電源設計時，一般均設置柴油發電機房，其內設置帶自動啟動裝置的柴油發電機組。當市電突然停電時，柴油發電機組能自動啟動運行，并能保證在15s內向建筑內應急照明設施、消防設備等重要負荷提供第二電源保障。當恢復市電后，柴油發電機組所帶負荷自動轉接到市電電源，柴油發電機組自動停止運行。應急照明除柴油發電機提供第二電源外，還需在燈具內自帶蓄電池作第三電源保障，當市電斷電后，發電機運行前，應急燈具依靠蓄電池提供電源轉化間隙的供電保障，滿足應急照明轉換時間的要求。

2.5 變配電室

變配電室的具體位置設計，要充分考慮節能減排和實際業主管理的要求，將變配電室安置在用電負荷較為集中的地方。大型商業建筑面積較大，結構形式多樣，功能復雜，電氣負荷分散，其復雜性不利于統一管理，所以需要根據建筑特點設置垂直和水平相結合的供電路徑。為了保證末端設備供電路徑的可靠性，需要盡可能的在不同區域的負荷中心設置強弱電豎井，這樣既能給施工和日常維護工作帶來便利，同時也能將線路上的損耗大大降低，給供電質量提供有力的保障。

根據施工現場的建筑環境和實際情況來選擇合理的接線方式，在設置時要注意地下室和各建筑內的電氣豎井的對應關系，否則容易造成地面上的建筑內電氣豎井布置不合理，因此需要供配電設計人員與相關專業間多溝通交流，增強其他相關專業知識。

各變配電室的配電及計量最好獨立分開，變壓器之間是互為備用的。在正常運行時，多路電源應同時供電。中壓斷路器一般采用真空斷路器，設置是直流操作。變配電室內在每兩個變壓器的低壓側母線間設置聯絡開關。當其中任何一個路線需檢修或發生供電故障時，能閉合母聯開關，保證供電的連續性。動力負荷和照明負荷一般分別由各自專用的變壓器來進行供電，這樣使管理方面和維護方面都能更便捷。

在工程變壓器安裝容量的配電系統中，每個變配電室需均設高壓計量，母聯處設置速斷保護和過流保護；進線處設置延時速斷保護、過流保護和零序保護；出線處設置速斷保護、過流保護、變壓器設高溫報警、超高溫跳閘保護、和零序保護。配電系統采用低壓集中自動補償方式，每臺變壓器低壓側分別設電容補償柜進線無功自動補償，補償后功率因數不小于0.9。電容器組采用自動循環投切方式，避免因電容器組使用率不均衡而影響電容器的使用壽命。工程內采用樹干式配電與放射式兩種方式相結合的混合配電方式。在一些大型設備用房如水泵房、冷凍機房等處，優先采用放射式供電方式，由變配電室經電氣豎井直接輸送到用電點，對于應急負荷、重要負荷、消防負荷的配電均采用雙電源供電，并能達到自動切換。

2.6 PLC在建筑智能化中的應用

PLC即為可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。成本比較低、維修比較方便、編程比較簡單、占地面積小、可靠性比較高是PLC的主要幾大特點。近年來，以PLC作為核心管理和核心控制器件的建筑智能化技術被廣泛運用。

PLC在建筑智能化中應用具有幾大優勢：①硬件電路安裝和維護簡單：PLC具有模塊式的外觀，統一化的技術接口，使得硬件安裝和硬件維護簡單便捷。②程序語言簡單易學：計算機編程對于很多負責建筑智能化技術系統開發的工程師們很陌生，而PLC編程語言具有標準性的圖形化程序編程語言，這樣操作和系統調試都更簡單。③控制電路簡單可靠：PLC運用程序語言的邏輯運算，使得操作系統簡化，代替了傳統的運用大量開關、交流接觸器、繼電器等控制器件的自動控制方式。此外，PLC采用的I/O輸入/輸出系統不同于一般電路，在電路上不與PLC內部電路組成閉合同路，完全將微機主電路與信號輸入電路、功率輸出電路隔開，使得PLC在有效采集現場數據后，再經由程序處理后直接控制強電操作系統成為可能。④能夠與變頻器結合，以達到節能的目的。常規的電氣控制系統都是通過反復開關機器來實現控制的，在此種模式下，由于電機啟動的電流非常大，當電機滿負荷運行時能源的浪費極大。而PLC能夠根據現場的實際情沉采集溫度等相關信息，并通過變頻器控制變頻電機運行，減少電機的頻繁開關和啟動滿負載運行，從而達到高效節能的目的。

圖2 PLC組成框圖

2.7 節能設計

商業區建筑的節能是指建筑內能源消耗與合理利用之間的平衡關系。關于供配電系統的節能設計，是由現場直接數字控制器（DDC）系統與通信接口進而建筑物智能化管理系統連接，實現全局性的管理的管控，以便及時掌握建筑能耗的發展變化趨勢。節能措施的一個手段是選用節能型設備，通過智能化系統進行控制，既能實現原有傳統建筑的節能，更重要的是通過智能化系統中各種先進的管理理念來實現優化控。通過智能化系統對應急發電設備進行監控，在故障出現時能及時報警，確保在臨時斷電、火災等事故發生時提供可靠供電。智能化系統的中央站能夠監控，隨時發現并處理事故，減少停電時間為了減輕人員的工作勞動強度，為了更好的利用數據監控，對供電系統、變電系統、電力負荷、配電系統等進行遠距離測量，各種遙測數據、開關檢修、合分閘操作及系統事故均能夠實現存盤保存、打印。通過遙測能夠記錄高峰與低谷用電，合理調配負荷，有效節約電能，實現優化運行，從而有效的達到能源管理。

3 結束語

總而言之，商業區建筑供配電設計在建筑電氣設計中有著重要地位，其設計水平決定著商業區的經濟發展效果。本文對于商業區建筑供配電設計的相關問題進行了分析，從電氣負荷、供電方式、開閉所和變電所位置、應急電源、變配電室設計、PLC在建筑智能化中的應用和節能設計入手提出了相關思路，以期更好地提高商業區建筑供配電設計水平，促進城市商業區的發展。

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TU85

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1004-7344（2016）11-0073-02

2016-4-5