民用建筑各級負(fù)荷供電系統(tǒng)設(shè)計探討

1、民用建筑各級負(fù)荷供電系統(tǒng)設(shè)計探討 摘要：該論文對民用建筑各級負(fù)荷供電系統(tǒng)設(shè)計探討 關(guān)鍵詞：負(fù)荷等級 供電電源 應(yīng)急電源 主接線形式 l供電電源在建筑工程設(shè)計的方案或初步設(shè)計階段，一般需要按工程(或稱之為用戶、用電單位)的重要性確定其用電負(fù)荷的等級、供電電源的數(shù)量及是否設(shè)應(yīng)急電源。根據(jù)<供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50052-95第202條、301條等相關(guān)條文的規(guī)定：“一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電”；“一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源”，也就是說特別重要負(fù)荷需要三個電源供電，一般的作法是在已有兩路高壓市電的情況下，再設(shè)自備電源。白備電源一般是采用柴油發(fā)電機(jī)組或整

2、流逆變裝置(簡稱EPS)電源等等。上述規(guī)范的303條指出“除一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷外，不應(yīng)按一個電源系統(tǒng)檢修或故障的同時另一電源又發(fā)生故障進(jìn)行設(shè)計”。即對一級負(fù)荷而言，兩個電源(一個電源故障時另一個電源不能同時損壞)供電就可以了，不必設(shè)第三電源。目前的實際作法，往往是根據(jù)供電部門的要求，在已有兩路高壓市電的情況下，再設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，原因是認(rèn)為兩路高壓市電并非兩個“獨立”(不能同時損壞的)電源，提高了一級負(fù)荷用戶電源的可靠性。上述規(guī)范第206條的條文解釋中指出，“對二級負(fù)荷，由于其停電造成的損失較大，其包括的范圍也比一級負(fù)荷廣”。工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)的停電幾率，停電帶來的損失，電源條件，

3、供電系統(tǒng)各方案所需投資等諸多因素綜合考慮。二級負(fù)荷設(shè)備的供電有多種可選擇的方案，工程設(shè)計者應(yīng)盡量選擇安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的方案?！坝袟l件時采用雙電源供電”。三級負(fù)荷雖然對供電的可靠性要求不高，只需一路電源供電。但在工程設(shè)計時，也要盡量使供電系統(tǒng)簡單，配電級數(shù)少，易管理維護(hù)。自備(應(yīng)急)電源的設(shè)計 21自備(應(yīng)急)電源容量的確定自備(應(yīng)急)電源的容量應(yīng)同時考慮如下因素：211滿足由它提供電源的全部用電設(shè)備的計算容量；應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的額定容量應(yīng)是額定環(huán)境條件下連續(xù)運行12小時的標(biāo)定容量，當(dāng)環(huán)境條件不是產(chǎn)品規(guī)定的條件時，需考慮環(huán)境的影響，并按所需容量留有裕量。212滿足由它供電的單臺容量最大的電動機(jī)

4、的啟動要求；實際工程設(shè)計時步驟如下：在工程設(shè)計的方案及初步設(shè)計階段，因為由應(yīng)急電源供電的設(shè)備臺數(shù)和容量未確定，應(yīng)急電源所供設(shè)備的計算容量就不易確定。要滿足上述條件211，只能根據(jù)大量的工程實踐經(jīng)驗進(jìn)行估算，可按所設(shè)計的工程的變壓器總安裝容量的1020%考慮。施工圖設(shè)計階段，可按上述211和212兩個條件來校驗。要滿足條件211有兩種情況：其一，如果自備電源是第三電源，可按能滿足本工程中的全部一級負(fù)荷設(shè)備及一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷設(shè)備的總計算容量的供電要求設(shè)計；其二，如果自備電源是第二電深，宜滿足全部一級負(fù)荷和二級負(fù)荷計算容量的要求，見GB50052-95第306條。留裕量的方法往往是使柴油發(fā)電機(jī)

5、組的容量不小于所有有關(guān)用電設(shè)備的安裝容量之和(即需要系數(shù)取為1)。這種作法有時會使發(fā)電機(jī)組的容量偏大。如果需要盡量減小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，使其容量選擇得更準(zhǔn)確，宜按其負(fù)荷的計算容量確定。要滿足條件212：即滿足最大容量的單臺電動機(jī)的啟動要求，也有兩種情況：分別是按電動機(jī)全壓起動和按電動機(jī)降壓起動來考慮。因為一般情況下確定柴油發(fā)電機(jī)的容量時，不容易做到很精確，為滿足條件212可以用估算的方法：當(dāng)電動機(jī)為全壓啟動時，所需柴油發(fā)電機(jī)組容量一般為電動機(jī)容量的710倍；如果電動機(jī)采用星三角或白耦變壓器降壓起動，則所需發(fā)電機(jī)的容量為電動機(jī)全壓起動所需容量的三分之一左右，此時柴油發(fā)電機(jī)組容量可為最大單臺電動

6、機(jī)容量的3-'4倍。如果電動機(jī)采用軟啟動裝置，柴油發(fā)電機(jī)的容量可略小于電動機(jī)容量的3倍。如果還想減小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，就必須根據(jù)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的勵磁方式等多方面的性能因素確定。如果自備電源采用EPS，則應(yīng)按EPS生產(chǎn)廠家的要求設(shè)計。22應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組臺數(shù)的確定：221由于柴油發(fā)電機(jī)組是第二電源或第三電源，就不必為它再設(shè)“備用”，也就是說一個工程可以只設(shè)一臺。如果容量過大，可以設(shè)兩臺，這兩臺可并聯(lián)運行，并考慮可互為備用。但必須注意嚴(yán)禁將自備電源與市電并網(wǎng)，以免在市電網(wǎng)故障時同時拖垮柴油發(fā)電機(jī)組。222柴油發(fā)電機(jī)組的單臺容量不宜大于1000kW。223一般情況下在一個變電所內(nèi)，柴油發(fā)電

7、機(jī)組的臺數(shù)不宜多于兩臺，見JGJT16-92第6121條。即在一個變電所內(nèi)的總?cè)萘恳话悴怀^2000kW。當(dāng)工程規(guī)模特別大，變壓器總安裝容量在15000kVA以上，且柴油發(fā)電機(jī)總?cè)萘勘仨毘^2000kW時，變電所也就不止一處(否則低壓供電半徑會很大，變壓器未深入負(fù)荷中心)，則柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置可隨變電所的增多而增多，可不止一處，仍可做到一處不多于兩臺，每臺不大于1000kW，使柴油發(fā)電機(jī)組的供電范圍和供電半徑適當(dāng)。3根據(jù)用戶和用電設(shè)備的負(fù)荷等級確定變電所內(nèi)高、低壓配電系統(tǒng)主結(jié)線形式31高壓供電系統(tǒng)的形式有很多種，今舉例如下：311僅一路高壓電源供電，適用于三級負(fù)荷見圖1；圖1一路高壓供電31-

8、2或者當(dāng)整個工程內(nèi)僅有二級和三級負(fù)荷，無一級及特別重要負(fù)荷時，為滿足二級負(fù)荷設(shè)備的供電要求，也可只采用一路高壓供電。或者采用一路高壓，并設(shè)自備柴油發(fā)電機(jī)組的方案見圖2。而有條件采用兩路高壓供電時，高壓供電系統(tǒng)可采用一用一備自動互投到一段高壓母線上的結(jié)線形式見圖3。此方案高壓柜臺數(shù)少，占房間面積小，也能滿足二、三級負(fù)荷的供電可靠性要求。圖2一路高壓加自備柴油發(fā)電機(jī)組圖3兩路高壓自動互投在一段高壓母線上圖4兩路高壓互為備用，高壓母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)圖5兩路高壓互為備用，高壓母線間不聯(lián)絡(luò)313對一級負(fù)荷設(shè)備供電，一般采用兩路高壓電源單母線分段系統(tǒng)，兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，分列同時運行，互為備用的形式見圖4。當(dāng)

9、兩段母線中的任意一段母線上的變壓器均可供該工程的全部一、二級負(fù)荷時，兩段高壓母線間也可不設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)見圖5。此方案也適用于僅有二、三級負(fù)荷的大容量用戶。314為特別重要負(fù)荷供電，需要三個電源，可采用兩路高壓市電加自備電源，也可采用三路高壓電源，采用三路高壓電源的高壓主結(jié)線有多種形式，可采用兩用一備的形式見圖6。也可采用三段母線分列同時運行，互為備用的形式。315特殊情況下，特別重要用戶采用四路高壓電源供電，例如國家大劇院等工程。32低壓配電系統(tǒng)也可以典型化，以兩路高壓電源、兩臺變壓器為例，對一級負(fù)荷和二級負(fù)荷供電，采用單母線分段，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，手動或自動投入。一級負(fù)荷由兩段母線分別引出回路到末

10、端互投，見圖4。值得注意的是為一級負(fù)荷供電的兩個電源回路，必須是由兩路高壓市電供電的兩臺變壓器的低壓側(cè)分別引來，或由一路市電一路自備電源見圖7，有些設(shè)計者常常忽略這一點，誤將末端互投的兩個回路引自同一個電源，有的是從同一臺變壓器的同一段低壓母線上引出，有的甚至從同一個低壓配電箱引出，這樣不能滿足一級負(fù)荷的供電可靠性要求，這個問題需特別注意。特別重要負(fù)荷設(shè)備，要有三個電源供電，即兩路市電(由接在不同高壓電源上的兩臺變壓器低壓側(cè)分別引來)再加自備電源。一般作法是在變電所內(nèi)設(shè)三段(或四段)低壓母線，第三段母線即專用的應(yīng)急母線，它由兩路市電和自備柴油發(fā)電機(jī)組或EPS電源供電。當(dāng)動力與照明分開計費時。再

11、單設(shè)一段動力母線，則成為四段低壓母線，見圖7。由圖7可見，引到特別重要負(fù)荷設(shè)備處(末端互投)的電源仍然是兩個，一個引自應(yīng)急母線，一個引自有兩路高壓保證的市電。也可在特別重要負(fù)荷設(shè)備處再設(shè)UPS電源。33對“供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范"GB50052-95第202條的理解與執(zhí)行：此條規(guī)定：“一級負(fù)荷由兩個電源供電”，兩個“電源不應(yīng)同時損壞”一般作法是雙電源末端互投。在有些情況下，例如特別重要的體育比賽照明或特別重要公共場所的照明被列為一級負(fù)荷時，兩個電源可各帶一半負(fù)荷。另外，在此條中還規(guī)定：“嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接人應(yīng)急供電系統(tǒng)”。在<民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范>JGJT16-

12、92(以下簡稱“民規(guī)”)第3192條中也有同樣的規(guī)定。這一規(guī)定是為了提高特別重要負(fù)荷設(shè)備的供電可靠性，減小第三電源需要的容量。筆者認(rèn)為，這個“應(yīng)急供電系統(tǒng)”是否可以理解為設(shè)在特別重要負(fù)荷附近的，為它供電的UPS等“應(yīng)急供電系統(tǒng)”。不應(yīng)將設(shè)在變電所內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)組及其應(yīng)急母線納入“嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入”的“應(yīng)急供電系統(tǒng)”之列。這樣，自備柴油發(fā)電機(jī)組在滿足特別重要負(fù)荷供電可靠性的前提下，再將一級負(fù)荷接在變電所內(nèi)的應(yīng)急母線上，并不會對特別重要負(fù)荷的供電有大的影響，且提高了一級負(fù)荷的供電可靠性。這種做法是結(jié)合民用建筑供電系統(tǒng)的實際情況和民用建筑中用電設(shè)備的特點，在不違背規(guī)范的本意的前提下，可充分發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)組的作用。但必須做到將一級負(fù)荷和特別重要負(fù)荷分開回路供電。在“全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施”第5頁中指出“不同級別的負(fù)荷，不應(yīng)共用供電回路，為一級負(fù)荷供電的回路中，不應(yīng)接人其他級別的負(fù)