民用建筑供配電系統設計分析

劉愛蘭

摘要：建筑供配電是保證建筑設施正常運行的關鍵，直接關系到民用建筑的安全。設計的合理性直接影響到民用建筑電氣設備的投資、運行及管理，因此供配電設計除了要保障人身安全、供電可靠、技術先進外，還要檢驗設計在實際運行中是否經濟、合理。本文通過分析我國目前高層民用建筑幾種供配電設計方案，對目前建筑供配電設計方面存在的問題進行探討，并提出相應的解決方案。

關鍵詞：建筑;供配電;負荷;消防

一、電力負荷等級劃分及供電要求

1.負荷分級

由于不可能對所有的用電單位和用電設備都采取相同的供電措施，所以供配電設計應首先對用電單位和用電設備進行負荷分級。負荷分級應根據用電單位（即電能用戶）和用電設備的規模、功能、性質及其在政治、經濟上的重要性進行確定。國際上普遍的做法是將負荷按應急電源自動切換的允許中斷供電時間劃分為0s、小于0.15s、0.5s、15s和大于15s五個級別，而我國則是沿用前蘇聯的做法，按用電單位或用電設備突然中斷供電所導致后果的危險性和嚴重程度分為一、二、三級。另外人防工程負荷分級中用電負荷應分別按平時和戰時用電負荷的重要性、供電連續性及中斷供電后可能造成的損失或影響程度分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。由于各行業的各類負荷很多，通用性規范只能對負荷分級作原則性規定，具體行業中負荷等級詳細的劃分需在相應行業標準中規定。

2.供電要求

2.1 供配電系統力求簡單可靠，操作安全，運行靈活，檢修方便。正常工作電源與柴油發電機組的應急電源應自成系統、獨立配電，事故時應能自動切換。消防用電等一類負荷在火災情況下，由應急電源保證連續供電，二類負荷應保證兩回路切換供電.低壓配電級數不宜過多。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級數一般不多于四級，重要負荷不超過一級?？偱潆婇L度一般不宜超過200m，每路干線的負荷計算電流一般不宜大于200A.

2.2 變配電設備的布置應便于安裝和維護。高層民用建筑的地下層通常有兩層，宜將總配電室（變電所）設在地下一層。柴油發電機宜用風冷式機組，且機房最好設置在地下一層;一是便于通風冷卻;二是可與變配電室中的設備共用運輸通道。為防火的需要，不宜設置可燃油浸的電力變壓器、高壓電容器和多油開關，而應采用干式變壓器與高壓真空開關.各樓層配電室宜設在電氣豎井內，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內的不同側面.

2.3 供配電系統的網絡設計應合理。民用建筑中的低壓配電網絡多采用混合式配電系統。其中地下室與裙樓部分采用放射式配電，主體部分采用樹干式配電。根據負荷大小和樓層層數的多少，決定選用分區樹干式還是母線樹干式配電系統。樹千式的配電形式一般為電纜或插接式絕緣母線槽沿垂直的電氣豎井內敷設.

2.4 要適應建筑的發展。隨著經濟的發展，新設備、新材料、新功能等不斷增多，因此供配電系統應適應高層民用建筑不斷發展的需要。供配電系統的設計，是建筑電氣設計的重要組成部分，合理與否會影響整個建筑使用功能及安全。

二、負荷的計算及變壓器容量和臺數的選配

目前我們通常根據負荷的不同分類，按需要系數法算出建筑物的計算負荷，據此選擇變壓器的容量及臺數。

1.負荷計算

負荷計算一般采用需要系數法。用電設備組的計算負荷：

PJS=Kx·PS ? ?QJS= PJS ·tgф ? SJS= PJS/cosф

式中PJS-----有功功率（KW），QJS-----無功功率（KVAR）

SJS-----視在功率（KVA），cosф----- 功率因數

PS-----用電設備組的設備功率（KW）單相負荷應均衡的分配到三相上。當無法使三相完全平衡，且最大一相與最小一相負荷之差大于三相總負荷的10%時，可以將設備容量的算數和乘以需要系數。不同類型的設備的視在功率，應將其有功負荷和無功負荷分別相假后求其均方根。注：一般動力設備為3臺以下時，需要系數取為 Kx=1;

2.照明負荷需要系數的大小與燈的控制方式和開啟率有關

2.1 大面積集中控制的燈比相同建筑面積的多個小房間分散控制的燈的需要系數大。插座容量的比例大時，需要系數的選擇可以偏小些。

2.2 配電干線和變電所的計算負荷為各用點設備組的計算負荷之和，再乘以同時系數（Kt），Kt一般取0.8～0.9。

3.變壓器容量和臺數的選擇

變壓器的容量應根據負荷的大小、負荷等級及經濟運行等因素進行選擇，保證滿足全部用電設備計算負荷的需要。變壓器的臺數應盡可能選擇雙數，便于兩兩低壓聯絡，并且相互聯絡的兩臺變壓器容量也不宜相差太多。民用建筑中單臺變壓器容量最好在630KVA～1250KVA之間，不宜超過1250KVA，但當用電設備容量較大、經濟技術合理、運行安全可靠時，可采用2000KVA～2500KVA的變壓器。應該注意的是因照明設備允許壓降為10%，故大容量用電設備應與照明設備分別選用不同的變壓器。

三、柴油發電機負荷計算及容量的選配

1.柴油發電機負荷計算必保的消防負荷

平時備用火災時才啟動的消防計算負荷（Pj1）。如：一般按一個著火點考慮需開啟的消防水泵、排煙風機、正壓風機、電動防火卷簾、電動防火門、消防新風機等。（同層有幾個防火分區時，若某一個防火分區著火，所開啟的防排煙最大負荷為本著火分區及相鄰上、下兩層的兩個防火分區的防排煙設備）。

停市電時，必須由發電機供電的計算負荷（Pj2）。如：應急照明（包括備用照明、疏散照明、安全照明）、消防電梯、消防控制室、通信機房、防盜監控機房、大中型計算機房等重要設備用電，特別重要負荷，一級負荷中的部分或全部負荷。

2.宜保的重要負荷

停市電非火災時，宜由發電機帶的重要計算負荷（Pj3）。如：部分或全部客梯、生活水泵、廚房動力、餐廳1/4～1/3照明、商場1/4～1/3照明、賓館鍋爐房、星級客房照明等。宜將大型封閉式大商場中的空氣處理機、新風機做為重要負荷。

四、供配電系統在消防上的設計

為考慮發生特殊及火災情況，可增配一自動起動柴油發電機組作為應急電源。由兩個部分給消防設備供電，第一部分是由電網供電，第二部分由柴油發電機供電，并在最末一級配電箱處進行自動切換。當主電源故障時，由柴油發電機組給整個建筑供電。由于電網電有工作電源和備用電源，柴油發電機組只需在工作電源和備用電源均無電時才起動。這樣就大大提高了供電系統的可靠性。

工作電源按專線考慮，備用電源按工作電源發生故障后能維持主樓電梯、客房照明的負荷計算。當發生火災時切除非消防用電，自動接通消防泵、噴淋泵等消防設施。這樣可以降低變壓器的容量，而柴油發電機組的增配彌補了供電可靠性。這樣基建投資省、經濟效益高。

五、結束語

以上介紹了工程的概括，結合部分規范闡述一下該系統。就電負荷、消防方面，合理性，安全性作了闡述。建筑工程的電氣設計中，需要講究設計的可操作性、延續性、系統性和整體協調性。所以在建筑工程中尤為重要。

參考文獻：

[1]雍靜主編.《供配電系統》.機械工業出版社2003.6.

[2]朱林根主編.《21世紀建筑電氣設計手冊》中國建筑工業出版社2001.