供電系統電氣工程設計探討

馮尚飛

長沙規劃設計院有限責任公司，中國·湖南 長沙 410000

1 引言

建筑的基礎應用措施是否能夠在施工過程中產生應有的作用就要看電氣工程，其內容涵蓋結構化布線、防雷接地、高低壓變配電、照明光源以及動力系統等[1]。

2 工程概況

本項目位于中國永州市道縣敦頤路與鷺鷥路交匯處，本工程總用地面積約122218.24m2。本工程由教學樓、科技樓、綜合樓（圖書館、藝術樓和報告廳、汽車庫等組合）、食堂、學生宿舍、運動場、運動場看臺、門衛等單體建筑組成。地上最高6層，總建筑面積為67848.98m2，地上單體均為多層建筑，綜合樓一層車庫為三類車庫。

3 供電電源與配電系統

①本工程從城區變電站引入的一回10kV電源，與作為備用電源的自建320kW柴油發電機組，形成雙電源供電，滿足二級負荷供電及日常教學用電要求。

②本工程應急照明、疏散照明、消防設備用電、保安用電負荷以及教學樓、科技樓、學生宿舍的主要通道照明、閱覽室及主要通道照明、廚房主要設備用電、冷庫、主要操作間、備餐間照明等為二級負荷，其余為三級負荷。

③本工程在綜合樓一層設置中心變配電間，中心配電間設置兩臺800kVA干式變壓器，中心配電間供除學生宿舍外其余單體電源，另在學生宿舍區域設置室外箱式變電站供宿舍電源，容量為630kVA（利用前期施工已設室外箱變）；中心配電間高壓開關柜采用KYN28A系列開關柜，低壓開關柜采用GCS型抽屜柜，選用變壓器均為帶防護罩節能型干式變壓器。10kV采用單母線不分段運行方式，并設微機保護系統，0.4kV采用單母線分段運行方式，設聯絡開關，與變壓器主開關電氣聯鎖，任何情況只能合閘其中二個開關。經初步計算，本工程中心配最高電力計算負荷為1246.7kW，選擇2臺800kVA節能型干式變壓器，平均負載率為81.9%；室外預裝式變電站最高電力計算負荷為485.4kW，選擇1臺630kVA節能型干式變壓器，平均負載率為80%。本次設計預留緩建體育館及教師周轉用房電源。

④中壓供電系統。10kV電源電纜采用埋地引入至變配電間，10kV系統采用單母線接線。在10kV出線開關柜內裝設避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護。真空斷路器選用彈簧儲能操作機構，采用直流鉛酸免維護電池柜作為操作、繼電保護及信號的電源，電源容量按40AH配備。

⑤為保證二級負荷供電可靠性，本工程設置一臺320kW柴油發電機組作為備用電源，在市電停電，應急聯絡開關自動投入由柴油發電機組給二級負荷供電。失壓信號延時0~10s（可調）自動啟動柴油發電機組，發電機組15s內達到額定轉速、電壓、頻率后，投入額定負載運行[2]。當市電恢復30~60s（可調）后，自動恢復市電供電。發電機的儲油量按1m3設置，同時在機房附近車輛可停靠區域預留輸油管線條件，長時間運行考慮由油罐車供油。

⑥低壓配電系統采用放射式和樹干式相結合，動力設備采用放射式供電，照明回路采用樹干式供電，照明干線采用電纜在電纜井內敷設，在大樓每層電纜井內設置T接箱，其他配電干線采用電纜橋架在電纜井內敷設。動力設備從配電箱引至設備的配電線路一般采用電纜穿鋼管敷設，消防用電設備由中心配低壓母線段與柴油機形成雙電源供電，并在末端配電箱內自動切換。

⑦繼電保護及信號裝置：中壓系統采用微機綜合繼電保護裝置，進線設電流速斷保護、定時限過電流保護、低電壓保護；變壓器設電流速斷保護、定時限過電流保護、零序保護及變壓器超溫報警信號。

⑧用電計量。中壓10kV電源進線設專用計量柜，采用中壓側計量方式，中壓側裝有功、無功電度表。其他采用低壓計量，分照明、動力在低壓柜內計量。

⑨線路選擇及敷設方式。由變配電間至各用電設備均采用橋架在地下層敷設。

中壓電纜：采用10kV銅芯輻照交聯聚乙烯絕緣低煙無鹵阻燃聚乙烯護套電力電纜，沿電纜橋架敷設。

低壓線路：消防設備、應急照明的配電線路采用礦物絕緣電力電纜，其他電纜采用低煙無鹵聚氯乙烯絕緣護套電力電纜，電線采用低煙無鹵銅芯阻燃聚乙烯絕緣電線，應急照明電線采用低煙無鹵阻燃耐火型。

SW3(config-if-range)#sw mode tr //將二層交換機SW3的f0/1與f0/2兩個端口設置成TRUNK工作模式

低壓線路敷設：垂直線路敷于電氣豎井內。干線電纜采用電纜橋架敷設。配電支線路沿金屬線槽或金屬管保護在吊頂內明敷，無吊頂處線路及墻面、地面線路及穿金屬管暗敷，暗敷管線保護層厚度不小于30mm。母線槽、橋架、線槽、線管穿過樓板及防火分區隔墻處均用防火膠泥封堵。消防設備的兩路電源線路應敷于不同的橋架中。

4 照明設計

4.1 光源選擇及照度控制

本工程有辦公、教學、車庫等。使用功能較復雜，根據使用場所的不同，我們合理地選擇了光源的光效、顯色性、壽命、啟動點燃和再啟燃時等光電特性指標，照明采用高光效光源和高效燈具，如LED、電子節能高效熒光燈等，所有照明均應滿足各功能房間照度需要，并控制其功率密度值[3]。

4.2 教室照明設計

教室照明燈具與課桌面的垂直距離不小于1.7m。教室黑板應設置專用黑板照明，黑板照明燈具應采用非對稱配光的燈具；且黑板上的垂直照度值不低于教室的平均水平照度值。教室課桌區域內的照度均勻度小應小于0.7，課桌周圍0.5m范圍內的照度均勻度不應小于0.5。教室黑板面上的照度均勻度不應小于0.7。教室的不舒適眩光應采用統一眩光值（UGR）評價，且不宜大于19；教室燈具布置燈管應采用長軸垂直于黑板的方向布置。

4.3 辦公室及其他場所照明設計

會議室、辦公室等宜采用細管徑三基色直管形熒光燈；休息室等采用細管徑直管形熒光燈、緊湊型熒光燈；體育館籃球場采用金屬鹵化物燈，滿足球場照明需求。

4.4 應急照明設計

公共區域均設置應急照明及疏散指示照明。地下車庫、設備用房的應急照明采用雙電源事故照明箱供電，應急照明在火災時可由消防控制室強制點亮，教學區等公共區域設置自帶鎘鎳電池燈具作為應急照明，且教室疏散場所地面最低照度不應低于5l。疏散指示照明均采用自帶鎘鎳電池燈具。所有自帶鎘鎳電池燈具持續供電時間不小于30min。消防控制室、風機房、水泵房以及電井內自帶鎘鎳電池燈具持續供電時間不小于180min。

4.5 室外照明設計

室外校園照明宜采用發光二極管（LED）燈、高壓鈉燈或金屬鹵化物燈等光源的燈具，塑造寧靜淡雅的校園照明氛圍。

5 防雷與接地系統

①本工程屬于人員密集場所，按二類防雷建筑物設計。在屋頂四周設避雷帶，形成不大于10×10m或12×8m的網格，高出屋面所有金屬構件與避雷帶相連。利用大樓柱內主鋼筋兩根Φ16以上，從下至上焊接連通作防雷引下線。

③每三層利用建筑物四周圈梁內的鋼筋設置一圈均壓環，每層外墻的欄桿、金屬門窗及其他金屬構件與均壓環相連，均壓環與所有防雷引下線連接。

④豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。

⑤本工程利用大樓基礎鋼筋網作接地裝置，保護接地、工作接地、防雷接地、消防系統接地共用一套接地裝置，并設總等電位聯結及輔助等電位聯結，接地電阻要求不大于1Ω。

⑥配電系統設二級防浪涌保護器。

⑦低壓配電系統接地型式為TN-S，在電纜豎井內設25×5銅排作為專用的PE線。

6 消防設計

①消防用電設備為雙電源供電，并在末端配電箱內自動切換。消防用電設備和應急事故照明的線路穿鋼管敷設在非燃燒體內，在豎井內采用防火電纜沿阻燃型橋架敷設。

②消防自控。火災自動報警系統設有自動和手動兩種觸發裝置，地下室區域設置感煙探測器，配電間、防火卷簾兩側等場所設感溫感煙組合探測器。

消防水泵控制柜就近設置于水泵附近，防護等級不低于IP55。消防水泵能手動啟停和自動啟動。消防水泵控制柜在平時應消防水泵處于自動啟泵狀態，且不設置自動停泵的控制功能，停泵應由具有管理權限的工作人員根據火災撲救情況確定。且具有機械應急啟泵功能，能保證在控制柜內的控制線路發生故障時由有管理權限的人員緊急啟動消防水泵。機械應急啟動時，應確保消防水泵在報警后5min內正常工作。消防控制柜或控制盤設置有專用線路連接的手動直接啟泵按鈕。

7 結語

在現代科技的飛速發展大環境下，電氣自動化技術的發展取得了優異的成績，運用也變得越來越成熟，電力工程設計顯得越來越重要，希望對以后的工作提供建議。