某水利水電科學(xué)研究院試驗(yàn)研究中心擴(kuò)建工程供配電設(shè)計案例淺析

馬孟儒

【摘要】本文結(jié)合某工程實(shí)例，對其供配電系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)分析說明，充分利用原有資源，從而節(jié)約建筑電力系統(tǒng)的建設(shè)投資。同時配合優(yōu)化各機(jī)電設(shè)備的系統(tǒng)選型，降低了運(yùn)行成本，節(jié)約耗能。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣；供配電系統(tǒng)；設(shè)計

1、工程概況

本工程總建筑面積27482㎡，其中地上10173㎡，地下17309㎡。建筑總高度為23.95米，屬多層建筑，耐火等級為二級。建筑地上為5層，地下3層，人防地下室設(shè)在地下三層，地下第三層為設(shè)備用房、人防區(qū)和車庫，地下一、二層為設(shè)備用房和車庫；首層為實(shí)驗(yàn)室；二、三和五層為餐飲用房；四層為辦公室及餐飲用房。本建筑為擴(kuò)建工程（C塔樓），與原試驗(yàn)中心大樓（AB塔樓）毗鄰，地下一、二層與原大樓連通形成整體地下室，地上則為三塔樓建筑群。

2、變配電系統(tǒng)

2.1 負(fù)荷等級

根據(jù)用電重要程度劃分一下幾級用電負(fù)荷：（1）一級負(fù)荷：地下車庫照明、消防設(shè)備用電等；（2）二級負(fù)荷：排水泵、生活水泵、弱電機(jī)房等；（3）三級負(fù)荷：不屬于一、 二級負(fù)荷以外的其它負(fù)荷。

2.2 負(fù)荷計算

本工程初設(shè)階段按面積指標(biāo)法估算用電負(fù)荷，辦公室按50W/㎡估算；實(shí)驗(yàn)室按100W/㎡估算；廚房按500W/㎡估算；餐廳按40W/㎡估算；地下室照明按5W/㎡估算。空調(diào)、風(fēng)機(jī)、電梯、水泵等動力負(fù)荷根據(jù)通風(fēng)、給排水專業(yè)提供的參數(shù)進(jìn)行計算。照明總負(fù)荷需要系數(shù)Ks為0.8，功率因素為0.85；動力總負(fù)荷需要系數(shù)Ks為0.7，功率因素為0.8。經(jīng)計算得出總安裝負(fù)荷為Pe=1825kW，計算負(fù)荷為Pj=1384kW。

2.3 變壓器

根據(jù)以上計算負(fù)荷數(shù)據(jù)選取變壓器，若考慮日后增容或升級改造需要，應(yīng)預(yù)留一部分負(fù)荷余量，選取2000kVA變壓器。然而為充分利用原有資源節(jié)省本項(xiàng)目投資成本，通過對原試驗(yàn)中心大樓供電回路調(diào)整調(diào)配，騰出一臺1600kVA變壓器供本建筑使用。計算得出變壓器負(fù)荷利用率達(dá)到0.84，基本滿足使用要求，但負(fù)荷余量較少。

2.4 10kV供電電源

本建筑屬于一級負(fù)荷用戶，須由市政電網(wǎng)引入兩路獨(dú)立10kV電源。原來實(shí)驗(yàn)中心同屬一級負(fù)荷等級，滿足本建筑使用要求。10kV高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段供電方式，中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)柜。平時兩路高壓電源各帶整個建筑群的50%用電負(fù)荷，當(dāng)遇到其中一路電源故障時，合上母聯(lián)開關(guān)，由另一路電源為全部負(fù)荷供電。

2.5 應(yīng)急電源

原實(shí)驗(yàn)中心地下一層設(shè)有500kW的發(fā)電機(jī)組，作為AB塔樓的應(yīng)急電源使用。經(jīng)計算本建筑（C塔樓）消防設(shè)備用電負(fù)荷為195kW，基于不同時發(fā)生火災(zāi)的原則下，即考慮ABC塔樓不在同一時間發(fā)生火災(zāi)的情況。完全可以利用原有的發(fā)電機(jī)組作為本建筑的應(yīng)急電源，僅需增加一路發(fā)電機(jī)出線開關(guān)及電纜至本建筑低壓配電房即可滿足使用要求，大大節(jié)省投資成本。

2.6 低壓配電系統(tǒng)

本工程低壓配電系統(tǒng)接地形式采用TN-S（三相五線）系統(tǒng)，兩路電源進(jìn)線，一路接自變壓器，另外一路接自發(fā)電機(jī)。低壓供電系統(tǒng)采用單母線形式，兩路進(jìn)線不同時合閘，正常情況下發(fā)電機(jī)電源處于斷開位置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故，而且變壓器失電時，通過機(jī)械聯(lián)鎖將進(jìn)線電源由變壓器切換至發(fā)電機(jī)回路。同時發(fā)電機(jī)應(yīng)在30s內(nèi)自動啟動，向消防設(shè)備供電。

低壓配電采用380V/220V供電，由低壓配電房視情況選用放射、樹干或鏈?zhǔn)脚潆娭粮鞣峙潆娤洹Ｓ捎诒窘ㄖ槎嗉覇挝还餐褂茫鲗诱彰髋潆娤浼翱照{(diào)動力配電均采用放射式配電，照明、空調(diào)、廚房動力分別計量用電量。

消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、防火卷簾等消防用電設(shè)備以及地下停車庫照明用電均采用雙電源供電，在其末端配電箱設(shè)置雙電源自動切換開關(guān)，保證持續(xù)供電。

3、照明配電

本建筑設(shè)有一般照明、裝飾照明、應(yīng)急疏散照明以及室外照明（道路和園林照明）。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》按各功能分區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)和使用要求，確定各區(qū)域或房間的照明功率密度及平均照度等指標(biāo)，相應(yīng)選取符合要求的燈具。由于本工程變壓器負(fù)載率較高，照明設(shè)計上需盡量采用節(jié)能措施降低用電負(fù)荷。在滿足照度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，選用高效節(jié)能的燈具以及控制方式。選用新型LED照明燈具有效大幅降低照明用電負(fù)荷，對比國家標(biāo)準(zhǔn)照明功率密度值降幅超過50%。另外公共區(qū)域，例如大型餐廳區(qū)照明，通過合理分配照明燈具回路以及充分利用日光亦可達(dá)到節(jié)能目的。

在樓梯間、電梯前室、公共走廊、餐廳、廚房等人員密集的場所以及配電房、消防水泵房、防排煙風(fēng)機(jī)房等應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明；安全出口的頂部設(shè)置安全出口標(biāo)志燈，疏散走道及其轉(zhuǎn)角處設(shè)置疏散標(biāo)志燈。應(yīng)急照明及疏散指示燈具均采用LED光源，并自帶蓄電池，電池持續(xù)時間分為不小于30/60/180分鐘三種，按不同場所要求選用相應(yīng)持續(xù)時間的燈具。

4、動力配電

本工程主要動力設(shè)備有通風(fēng)空調(diào)主機(jī)、防排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵、生活水泵、潛水泵、電梯以及廚房動力設(shè)備。動力負(fù)荷占本建筑用電負(fù)荷比例較大，所以優(yōu)化動力設(shè)備選型對整個配電系統(tǒng)起關(guān)鍵作用。電氣專業(yè)需與給排水和通風(fēng)空調(diào)專業(yè)密切配合，盡量采用節(jié)能低負(fù)荷的設(shè)備。例如空調(diào)采用全直流變頻多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、生活給水采用變頻泵系統(tǒng)、電梯采用永磁同步電機(jī)等等。通過各專業(yè)的優(yōu)化選型，降低動力用電對配電系統(tǒng)沖擊，特別采用變頻技術(shù)后減少了大功率電機(jī)啟動時產(chǎn)生沖擊電流的影響，提高本建筑配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5、設(shè)計總結(jié)

本工程配電系統(tǒng)安裝調(diào)試后順利通過竣工驗(yàn)收，投入使用以來系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

變壓器在比較經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷率下正常運(yùn)行，測量實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷與設(shè)計值接近并有所降低，獲得良好的使用效果。通過本工程的設(shè)計總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)：在項(xiàng)目設(shè)計時應(yīng)充分考慮各種條件因素，充分利用已有資源；同時電氣專業(yè)要與其它設(shè)備專業(yè)緊密配合，充分優(yōu)化設(shè)備選型，使得配電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、節(jié)能和節(jié)省投資。

參考文獻(xiàn)：

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