论文部分内容阅读
[摘 要]高层建筑的供配电系统的设计是一项既专业又复杂的工程，其中供配电系统的节能设计是重心部分，既要做到技术上可行，经济上合理，又要达到节约能源的效果，因为供配电系统的节能设计涉及到多种专业，所以必须在多种专业知识与电力系统实际情况相结合的模式下进行节能设计，通过对高层建筑的供配电系统在整体上和分项上进行节能技术的设计，对供配电系统中的节能设计进行优化，力求实现高节能低消耗，达到合理利用、提高能效的目的，为我国能源节约的事业，贡献力量。
[关键词]建筑 供配电 系统设计 优化设计
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）25-0048-01
一、建筑对供配电系统设计的要求
建筑供配电系统的设计作为建筑的关键部分，它的设计是否合理将对整个建筑使用功能及安全有重大的影响。因此，在对建筑电气工程进行供配电系统设计时需要对建筑本身的本身性质、建筑电力负荷等级，建筑规模有清晰的了解，在结合供电网的具体实情，最终确定各项设计要求。
1.供电电源需具备高度可靠性
供电电源的可靠性对企业的运作和人员设备的安全有直接的影响。当火灾发生时，建筑物会利用自身的消防设施来灭火和疏散人员。而这些消防设施一般都离不开电。此时，可靠的电源是非常关键的。如果不能及时地报警、灭火，疏散人员和控制火势的蔓延，势必会造成巨大损失。因此，在保障建筑消防用电设备供电可靠性的同时合理的确定电力负荷等级是至关重要的。
2.电源转换的时间性和方式
对与高层建筑，电网一般需要提供两个独立电源，并且按规定满足一、二级负荷要求，同时应考虑当出现电源系统检修或故障的时候，一般采用柴油发电机组来作为应急电源。此外，另一组发电机组就当做是备用电源使用。为了保证发生火灾时，求救工作能顺利开展，此时的消防用电设施需要设置两个电源的切换方式，对于应急发电设备的启动方式，消防供电系统应重点考虑。特别需要注意的是，两个电源转换的时间与消防设施的要求要有同步协调性。
二、供配电线路的优化设计
某商业楼建筑面积约30000平方米。地下四层，地上十二层，其中裙房六层。主楼建筑高度为43.6M，属二类高层，按二级负荷供电。根据负荷计算分为需要系数法和负荷密度法。该建筑用电量大，负荷要求高，故采用负荷密度法。？
1.对于供配电安全性的问题
在供电电源可以满足电力负荷的需要时，在变电所中供配电系统的安全性及可靠性就显得非常关键了。对于高层建筑中应用大量的一级或者是二级负荷用电， 一般选用两台或两台以上的变压器，并且还要设置一台柴油发电机组。对于起动柴油发电机组的必要条件是，当柴油发电机组的检测线检测到市电回路失压时，发电机组在10s内自动起动，以确保一、二级负荷设备的供电。与此同时，为了确保消防用电，万一突然发生起火灾事故，这就要求消防控制中心发出信号切断非消防用电电源。所以，在对一般常用又不并列运行的两台变压器与一台柴油发电机所组成的各种供配电系统方案的优点和缺点进行比较分析， 可以在实际的工程项目设计中，对其选择优良的供配电设计方案，同时也可以提高供电的安全可靠性。
2.对于供电线路的安全性问题
在供电电源可以满足电力负荷的要求时， 供电线路的安全可靠也是非常重要的。工程设计过程中，需要根据供电系统的停电几率、停电带来的损失、电源条件、供电系统各方案所需投资等诸多因素加以确定。还需要避免由外部的热源和腐蚀以及灰尘的聚集等所存在问题给布线系统造成的影响。在防止因敷设和使用当中所受到的振动和冲击以及对建筑物的沉降、伸缩等各种问题的外界应力作用而造成的损失。而在高层建筑的民用消防用电设备中必须用专门的供电回路。在消防控制室、消防电梯、消防水泵、排烟排风风机、消防送风机等设备的供电时， 必须要在末一级的配电箱位置处设置自动的切换装备，其配电线路的敷设需要符合相关的要求规范。对于高层建筑的电气设计过程当中，在地下室的车库照明配电中，应急照明箱通常情况下会直接装到车库的墙上，然而配电箱却没有做相应的防火措施，所以如果火灾发生在配电箱的附近时，配电箱很快就会被烧毁，对此在此项配电设计时必须要设置配电间，这也是确保应急照明的供电可靠性。
3.合理优选供配电导线类型
在进行供配电系统优化节能设计过程中，应结合建筑电气系统实际情况，从技术、经济性等方面进行综合考虑，宜优选电导率较小的新型材质节能型导线。严格按照经济电流密度来确定所选导线的经济截面，通常按照年综合运行费用最小设计原则来合理确定导线单位面积的经济电流密度。在实际工程优化节能设计过程中，铜芯电缆其电能传输效率较其它材质优越，但由于铜自身成本偏高，因此在进行供配电线路综合布线优化设计过程中，要充分考虑设计方案的经济效益特性，合理选择铜、铝等材质导线。对于建筑电气系统中，负荷容量较大的一类、二类负荷，则应优选铜导线，而对于三类或负荷容量偏小的其它电力负荷，则宜优选铝导线，以提高整个供配电系统设计方案的技术、经济性能。
4.合理布线避免迂回供电问题
在进行变配电所选址、线路布线、负荷位置优化设计过程中，应结合建筑结构合理进行供电线路综合布线，尽量将变配电所设置在负荷中心，将低压配电室设置在靠近强电竖井部位 ，将大容量负荷设置在离电源点较近、易于供电的区域，以缩短线路的供电距离，降低线路运行损耗。低压线路其设计供电半径应控制在200m范围内，而当建筑物每层面积超过10000m2时，应结合建筑物结构平面设置2个以上变配电台区，提高供电可靠性和减少供电干线长度，降低线损。对于供电距离超过经济范围区时，应在满足额定载流量、动热稳定、电压降等基本条件的基础上，合理增大一级供电线路线缆截面，以降低线路损耗。
5.高低电压的结线和运行方式
对于高层建筑物来说，高低电压供电系统中的结线方式和运行方式都会按照如下的设计路线进行：首先是高压线采用一路的10kV进线，结线的方式利用的是单母线运行。变压器的低压侧边部分利用的是单母线分段结线运行方式，每一台变压器都对应的结一段单母线，每个母线段之间都是通过母联开关操控的。正常运行的情况下，每一段的母线都是独立工作的，当中间任何一台变压器出现故障退出正常运行的时候，通过手动方式关闭母联开关，那么同一组中的另一台变压器就会承担非常重要的负荷供电当变压器恢复正常倩况之后，母联开关就会自动开启，再次回到正常运行模式中。然后是在变压器低压部分的侧边设置一段应急母线，通过正常的电源用电和柴油发动机电源的供给向应急母线段提供电量，目的是为了保证应急状态下一级负荷的用电量，双向开关没有机械联锁和电气设置，目的是预防向市政供电所反向供电，消防设施的负荷用电就是采用双回路供电方式，并且在变电配置所的末端可以进行电箱之间的相互切换。
6.配电变压器的节能设计
高层建筑供配电系统的核心设备即是配电变压器，所以配电变压器的节能设计是整个高层建筑供配电系统节能的核心内容。首先，选择节能型的配电变压器设备，目前市场上S13、S11都是可选用的，其用卷铁心代替叠片式铁心，降低输送电能过程中出现的磁力阻碍，不仅可以提高配电变压器的转换效率，同时也可以提高供配电系统的电能功效因数，节约配电变压器的空载线损，降低供配电系统的线损。
三、结束语
总之，采取合理的电气节能技术措施对建筑供配电系统设计进行优化，可以取得有效节能降耗效果，不仅能给建筑供配电系统系统带来巨大经济效益，同时还可以实现有效资源的高效利用，最大限度地减少电气系统运行过程中对环境的影响，为建筑行业实现生态、绿色环保、低成本可持续建筑发展，提供重要的节能减排技术支撑。
参考文献
[1] 刘雁，孙金洲.关于高层建筑供配电系统的特点及有关问题[J].沈阳大学学报，2002.
[2] 杨冬梅，张洪波.对高层建筑电气设计的若干思考[J].黑龙江科技信息，2009，（16）.
[关键词]建筑 供配电 系统设计 优化设计
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）25-0048-01
一、建筑对供配电系统设计的要求
建筑供配电系统的设计作为建筑的关键部分，它的设计是否合理将对整个建筑使用功能及安全有重大的影响。因此，在对建筑电气工程进行供配电系统设计时需要对建筑本身的本身性质、建筑电力负荷等级，建筑规模有清晰的了解，在结合供电网的具体实情，最终确定各项设计要求。
1.供电电源需具备高度可靠性
供电电源的可靠性对企业的运作和人员设备的安全有直接的影响。当火灾发生时，建筑物会利用自身的消防设施来灭火和疏散人员。而这些消防设施一般都离不开电。此时，可靠的电源是非常关键的。如果不能及时地报警、灭火，疏散人员和控制火势的蔓延，势必会造成巨大损失。因此，在保障建筑消防用电设备供电可靠性的同时合理的确定电力负荷等级是至关重要的。
2.电源转换的时间性和方式
对与高层建筑，电网一般需要提供两个独立电源，并且按规定满足一、二级负荷要求，同时应考虑当出现电源系统检修或故障的时候，一般采用柴油发电机组来作为应急电源。此外，另一组发电机组就当做是备用电源使用。为了保证发生火灾时，求救工作能顺利开展，此时的消防用电设施需要设置两个电源的切换方式，对于应急发电设备的启动方式，消防供电系统应重点考虑。特别需要注意的是，两个电源转换的时间与消防设施的要求要有同步协调性。
二、供配电线路的优化设计
某商业楼建筑面积约30000平方米。地下四层，地上十二层，其中裙房六层。主楼建筑高度为43.6M，属二类高层，按二级负荷供电。根据负荷计算分为需要系数法和负荷密度法。该建筑用电量大，负荷要求高，故采用负荷密度法。？
1.对于供配电安全性的问题
在供电电源可以满足电力负荷的需要时，在变电所中供配电系统的安全性及可靠性就显得非常关键了。对于高层建筑中应用大量的一级或者是二级负荷用电， 一般选用两台或两台以上的变压器，并且还要设置一台柴油发电机组。对于起动柴油发电机组的必要条件是，当柴油发电机组的检测线检测到市电回路失压时，发电机组在10s内自动起动，以确保一、二级负荷设备的供电。与此同时，为了确保消防用电，万一突然发生起火灾事故，这就要求消防控制中心发出信号切断非消防用电电源。所以，在对一般常用又不并列运行的两台变压器与一台柴油发电机所组成的各种供配电系统方案的优点和缺点进行比较分析， 可以在实际的工程项目设计中，对其选择优良的供配电设计方案，同时也可以提高供电的安全可靠性。
2.对于供电线路的安全性问题
在供电电源可以满足电力负荷的要求时， 供电线路的安全可靠也是非常重要的。工程设计过程中，需要根据供电系统的停电几率、停电带来的损失、电源条件、供电系统各方案所需投资等诸多因素加以确定。还需要避免由外部的热源和腐蚀以及灰尘的聚集等所存在问题给布线系统造成的影响。在防止因敷设和使用当中所受到的振动和冲击以及对建筑物的沉降、伸缩等各种问题的外界应力作用而造成的损失。而在高层建筑的民用消防用电设备中必须用专门的供电回路。在消防控制室、消防电梯、消防水泵、排烟排风风机、消防送风机等设备的供电时， 必须要在末一级的配电箱位置处设置自动的切换装备，其配电线路的敷设需要符合相关的要求规范。对于高层建筑的电气设计过程当中，在地下室的车库照明配电中，应急照明箱通常情况下会直接装到车库的墙上，然而配电箱却没有做相应的防火措施，所以如果火灾发生在配电箱的附近时，配电箱很快就会被烧毁，对此在此项配电设计时必须要设置配电间，这也是确保应急照明的供电可靠性。
3.合理优选供配电导线类型
在进行供配电系统优化节能设计过程中，应结合建筑电气系统实际情况，从技术、经济性等方面进行综合考虑，宜优选电导率较小的新型材质节能型导线。严格按照经济电流密度来确定所选导线的经济截面，通常按照年综合运行费用最小设计原则来合理确定导线单位面积的经济电流密度。在实际工程优化节能设计过程中，铜芯电缆其电能传输效率较其它材质优越，但由于铜自身成本偏高，因此在进行供配电线路综合布线优化设计过程中，要充分考虑设计方案的经济效益特性，合理选择铜、铝等材质导线。对于建筑电气系统中，负荷容量较大的一类、二类负荷，则应优选铜导线，而对于三类或负荷容量偏小的其它电力负荷，则宜优选铝导线，以提高整个供配电系统设计方案的技术、经济性能。
4.合理布线避免迂回供电问题
在进行变配电所选址、线路布线、负荷位置优化设计过程中，应结合建筑结构合理进行供电线路综合布线，尽量将变配电所设置在负荷中心，将低压配电室设置在靠近强电竖井部位 ，将大容量负荷设置在离电源点较近、易于供电的区域，以缩短线路的供电距离，降低线路运行损耗。低压线路其设计供电半径应控制在200m范围内，而当建筑物每层面积超过10000m2时，应结合建筑物结构平面设置2个以上变配电台区，提高供电可靠性和减少供电干线长度，降低线损。对于供电距离超过经济范围区时，应在满足额定载流量、动热稳定、电压降等基本条件的基础上，合理增大一级供电线路线缆截面，以降低线路损耗。
5.高低电压的结线和运行方式
对于高层建筑物来说，高低电压供电系统中的结线方式和运行方式都会按照如下的设计路线进行：首先是高压线采用一路的10kV进线，结线的方式利用的是单母线运行。变压器的低压侧边部分利用的是单母线分段结线运行方式，每一台变压器都对应的结一段单母线，每个母线段之间都是通过母联开关操控的。正常运行的情况下，每一段的母线都是独立工作的，当中间任何一台变压器出现故障退出正常运行的时候，通过手动方式关闭母联开关，那么同一组中的另一台变压器就会承担非常重要的负荷供电当变压器恢复正常倩况之后，母联开关就会自动开启，再次回到正常运行模式中。然后是在变压器低压部分的侧边设置一段应急母线，通过正常的电源用电和柴油发动机电源的供给向应急母线段提供电量，目的是为了保证应急状态下一级负荷的用电量，双向开关没有机械联锁和电气设置，目的是预防向市政供电所反向供电，消防设施的负荷用电就是采用双回路供电方式，并且在变电配置所的末端可以进行电箱之间的相互切换。
6.配电变压器的节能设计
高层建筑供配电系统的核心设备即是配电变压器，所以配电变压器的节能设计是整个高层建筑供配电系统节能的核心内容。首先，选择节能型的配电变压器设备，目前市场上S13、S11都是可选用的，其用卷铁心代替叠片式铁心，降低输送电能过程中出现的磁力阻碍，不仅可以提高配电变压器的转换效率，同时也可以提高供配电系统的电能功效因数，节约配电变压器的空载线损，降低供配电系统的线损。
三、结束语
总之，采取合理的电气节能技术措施对建筑供配电系统设计进行优化，可以取得有效节能降耗效果，不仅能给建筑供配电系统系统带来巨大经济效益，同时还可以实现有效资源的高效利用，最大限度地减少电气系统运行过程中对环境的影响，为建筑行业实现生态、绿色环保、低成本可持续建筑发展，提供重要的节能减排技术支撑。
参考文献
[1] 刘雁，孙金洲.关于高层建筑供配电系统的特点及有关问题[J].沈阳大学学报，2002.
[2] 杨冬梅，张洪波.对高层建筑电气设计的若干思考[J].黑龙江科技信息，2009，（16）.