高层建筑供配电系统设计论文

住宅小区一般应由l0kV电源供电。住宅小区中的住宅楼和其他公用设施的用电负荷分级应符合现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等的规定。当住宅小区内仅有三级负荷时，供电电源可取自附近的110 } 35/lOkV区域变电所的若干lOkV供电回路，当住宅小区内同时具有一、二级负荷时，则应根据区域变电所的电源路数和变压器台数确定供电电源，若区域变电所的110一35kV电源仅为一路，则小区的备用电源应从另外的区域变电所引来。当住宅小区内的一、二级负荷较小，且设置自备电源比从城市电网取得第二电源更经济合理时，可设置自备电源。对规模较大的小区，当区域变电所的lOkV出线走廊受到限制或配电装置间隔不足且无扩建余地时，宜在小区内设置IOkV开闭所(开关站)。开闭所宜与lOk V变电站联体建设。总之，住宅小区的供电方式必须与当地供电部门协商确定。1 高层民用建筑的特点 ：高层民用建筑与其它民用建筑或工业建筑相比，既有不少相似之处，又有其本身的特点:①人员密集。高层建筑高度高，建筑面积大，建筑物内居住大批人员②具有多种功能。现代高层民用建筑集办公、娱乐、商业等功能于一身，具有多元化功能。③配套设备多。由于这类建筑具有多种功能，因此与消防、空调、给排水等专业以及与现代化管理手段相配套的设备相当多。④内部装饰复杂。这类建筑往往要营造出舒适的生活环境，因此建筑装修标准高、装饰复杂。⑥强调“消防”。这类建筑人员密集、设备繁多、业务活动频繁、火灾隐患多，因此必须符合消防要求。2高层民用建筑对供配电系统要求现代高层民用建筑的特点，决定该类建筑的供配电系统设计必须满足以下要求; (1)保证供电电源的可靠性高层民用建筑用电设备多，用电负荷大。其中一、二类负荷较多。为保证供电的可靠性和企业人员及设备的安全，一般取两路或两路以上的独立电源供电，并设置柴油发电机组作为应急电源。 (2)满足用电设备对电能质量的要求。由于建筑物高，供配电线路长，为了减少线路损耗及电压损失，配电变压器可根据情况上楼分层布置(3)供配电系统力求简单可靠，操作安全，运行灵活，检修方便。正常工作电源与柴油发电机组的应急电源应自成系统、独立配电，事故时应能自动切换。消防用电等一类负荷在火灾情况下，由应急电源保证连续供电，二类负荷应保证两回路切换供电低压配电级数不宜过多。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级，重要负荷不超过一级。总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A(5)变配电设备的布置应便于安装和维护。高层民用建筑的地下层通常有两层，宜将总配电室(变电所)设在地下一层。柴油发电机宜用风冷式机组，且机房最好设置在地下一层;一是便于通风冷却;二是可与变配电室中的设备共用运输通道。为防火的需要，不宜设置可燃油浸的电力变压器、高压电容器和多油开关，而应采用干式变压器与高压真空开关各楼层配电室宜设在电气竖井内，一般情况下配电箱与电缆分装在竖井内的不同侧面(6) 供配电系统的网络设计应合理。高层民用建筑中的低压配电网络多采用混合式配电系统。其中地下室与裙楼部分采用放射式配电，主体部分采用树干式配电。根据负荷大小和楼层层数的多少，决定选用分区树干式还是母线树干式配电系统。树千式的配电形式一般为电缆或插接式绝缘母线槽沿垂直的电气竖井内敷设(7) 要适应建筑的发展。随着经济的发展，新设备、新材料、新功能等不断 增多，因此供配电系统应适应高层民用建筑不断发展的需要。高层建筑供配电系统的设计，是高层建筑电气设计的重要组成部分，合理与否会影响整个建筑使用功能及安全。一．电力负荷等级及电源的确定:电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治上、经济上，所造成的损失或影响程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。根据高层建筑的性质、规模，明确建筑相关电力负荷等级，结合当地的供电网的实际情况，确定高层建筑供电电源的电压等级、电源回路数、专线电源还是公用电源以及是否设置自备电源等。国内高层建筑电源一般以l0KV电源为主(以下讨论仅l0KV电源为例)，对超大型的高层建筑(群)也有取35 K V电源，甚至110 K V电源的。电源回路数应根据电力负荷等级的要求进行引取:一级负荷要求由两路独立电源供电;二级负荷要求由两个回路电源供电(不要求相互独立，有困难时可由一路专线电源供电)。在实际工程设计中，由于目前电网的发展，工程投资等方面的限制，除非是极为重要的一类高层建筑工程，一般是很难引取两种独立电源的。高层建筑的供配电系统，包括高压供配电系统和低压供配电系统。对一个高层建筑的供配电系统的设计，除了考虑技术方面(主要为规范要求)的因素外，尚应考虑工程投资，运行管理诸方面的因素。二、高压供配电系统的设计 根据高层建筑的负荷等级和供电要求，确定电源引入电源电压等级及回路数量，从而确定本建筑的电源高压主接线。运行方式主要有如下几种结线方式:如图1所示为单母线母联断路器分段，母联自动投入或手动投入的运行方式。此种供电方式两电源互为备用，供电可靠性较高，符合规范的要求。但工程投资较大(主要是电源线路窗口费用，电力增容费用)，并需经供电部门许可，所以一般工程很难采用此种结线方式。图2所示结线，两电源进线，单母线不分段，可按电源自动投入运行方式运行(备用电源热备用)或手动投入运行方式运行(备用电源冷备用)。图3所示结线，为图2的改进型。母线用隔离开关分段(正常运行时合上)，是考虑高压设备检修时，通过隔离开关断开母线，对两段母线进行不同时的检修，不致整个供电系统中断供电。其它与图2运行方式相似。图4所示结线，两路电源通过高压隔离开关手动切换的运行方式，此种方式结线简单，投资较少，适用于备用电源为冷备用方式(即正常情况，备用电源平时不送电，仅在主用电源检修或事故停电才送电的情况)。该种结线在没有设置柴油电机组电源的建筑中，当高压设备正常检修或事故维修时，会引起整个建筑供电中断，无法保证应急负荷的供电要求。在设置有第三电源的高层建筑中，此种结线较为常见，供电部门也推荐此结线方式。超大规模的一类高层建筑(群)，根据需要可采用两级高压配电方式。第一级采用大容量的开关设备;第二级采用容量小的开关设备，这样在选择设备上，可消除大马拉小车的现象，减少工程投资二类高层建筑，一般只引取一路两压电跟，且用带负荷开关的高压环网开关柜，作为高压配电设备，按单电源单母线或线路变压器组的简单结线方式运行。二类高层建筑有条件时，建议按两台变压器以上的方式设置高压回路(一台变压器故障退出运行时，不致影响建筑物的重要负荷供电)。以上对高层建筑高压供电系统的高压结线方案，进行了详细的探讨，在具体工程这例中，应根据建筑的性质、规模、当地供电部门及业主的要求，确定高压主结线方案。三、低压配电系统的设计低压配电系统主要担负着向各设备分配电源的作用，同时在提高变压器的经济运行，提高应急负荷的供电可靠性等方面，也起着重要的联络作用。高层建筑的低压配电系统，应能满足计量、维护管理、供电安全及可靠性的要求。低压配电系统中比较常用的结线方案有:每两台变压器的低压侧，均采用单母线分段运行的方式(其中用空气断路器分段)，即所谓互为备用的桥式结线。这种结线方式，有时在保证重要负荷供电可靠性起着一定的作用。应用这种结线方式，应注意两段母线的备用方式，是热备用还是冷备用?热备用即母线分段开关，在任一方低压受电失电时，母联断路器应能自动投入;冷备用则在一方失电后，由人工确认后手动投入母联断路器。采用何种备用方式，应根据对系统供电可靠性和变压器备用率(或负荷率)的大小确定。可靠性按常规理解，自动投入应该比较可靠。但这种结论，若母线发生故障(或该段母线的馈线发生故障，且其保护不动作)，引起该母线段受电跳闸失电，此时故障未消除，母联断路器的自动投入，可能会越级跳闸，引起正常母线段的受电跳闸，就会造成整个低压系统的失电，无法满足急负荷的可靠供电。因此，对母线段上存在应急负荷的低压系统，母联不应采取自动投入的方式。应急负荷供电可靠性，应从两独立的母线段分别引取两路电源，在设备末端进行自动切换的方法解决。低压系统母联自动投入的方式，应使正常供电的母线段的变压器容量，除满足本段负荷容量要求，尚能满足需自动投入的负荷容量要求，这样就会要求变压器的备用率较高(最高为100)，按此选择相关变压器、其容量较大。在正常运行的情况下，变压器的负荷率很低，这对工程的初期投资，及日后的运行费用都是很大的浪费，对一般工程此结线是不可取的。规模较大的一类高层建筑，由于一级负荷的设备容量较大，且设置有发电机自备电源，为提高一级负荷的可靠性及不同等级负荷的投切，可将低压母线分为三个不同的母线段:应急负荷母线段、重要负荷(有时称为保证负荷)母线段及一般负荷母线段。对消防用电及共他重要场所设施的用电，由应急负荷母线段供电;当正常电源停电时，又希望由自备电源供电的设备场所，所生活水泵、工作电梯、商场营业照明等的用电，可接至重要负荷母线段(此时应确保没有消防用电的情况下)。空调、洗衣等其他设备，接至一般负荷母线段。低压配电系统设计，应注意如下几个问题:1 计费问题。供电部门对不同负荷，有不同的收费标准。很多工程要求 对同类的负荷进行集中计费，这时设计者应与业主及供电部门协商，在满足有关规范的条件下，形成一个折中方案，不完善之处，采用一些其它可行措施进行补救。 2 设计与用户的协调处理。设计者从规范技术方面考虑的多，与运行部门日后的操作、管理等方面经常存在矛盾。准时设计应与运行部门进行协谈，达到一致共识，取得一个合理的有效的方案。3 供电系统可靠性的问题。设计出来的系统，可靠性有多高，不能单看系统的自动化程度，供电系统可靠性与系统的结线方式、设备元件及线路等有关。对一个系统来说简单就是可靠，在满足规范的要求下应尽量简单，使用过多的联络开关设备(或线路)，反而会使系统复杂化，可靠性降低。对供电系统的可靠性，应进行系统性的分析(必要时需进行定量化计算分析)，找出影响系统可靠性的关键因素，采取相关措施，使系统更加可靠。4柴油发电机组电源(以下简称机组电源)问题。在正常电源失电又没有应急电源时，应向部分或全部重要负荷(保证负荷)提供机组电源。具体接人容量应根据体机组的容量确定。机组电源及正常电源应能分别计费，以免因计费而发生纠纷。机组电源与正常供电电源须有可靠的联锁措施，以免两电源并网运行，联锁方式有电气联锁，机械联锁或同时采用两种联锁方式。机组的起动信号引取及机组电源的投人方式: 应急机组一般选用应急自起动的自动化机组。机组的起动信号通常从高压母线处引取，为提高系统的可靠性，也可从接有应急负荷母线段引取(因为存在高压有电，低压无电的情况)。机组电源接入方式一般采用手动接入方式为宜。发生火灾时，应为启动柴油发电机组做好应急准备，对非消防性负荷，采取手动分区切除方式。5 联络备用问题。对两台以上变压器的低压侧，应设置相应的低压联络回路，以满足变压器的经济运行，及有关负荷供电的备用需求

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