智能化供配电系统工程设计

智能化供配电系统工程设计
摘要：完善可靠的供配电系统，在工程实际运营中起到了极为重要的核心作用，随着我们建筑智能化水平的提高，供配电系统设计要求也越来越高，因此，文章对智能化供配电系统工程设计进行探讨。

关键词：智能化；10kV系统；低压配电系统
2000年l0月《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000正式颁布实施。

这是我国的第一部有关智能建筑的国家标准一标准规定：应对供配电系统、变配电设备、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备进行监视、测量和记录，对动力设备和照明设备进行监视和控制，从总体上对智能建筑的供配电系统提出了要求，为开发相应的系统和产品明确了方向。

尽管与国外相比，我国的智能化供配电系统产品的水平还不够高，品种还不够齐全，但发展的势头很猛，速度很快，性价比高，非常适合我国智能建筑发展的需要。

一、智能化供配电系统的现状
我国智能化供配电系统的开发和应用尚处于初创阶段。

尽管我国发电厂和电网的自动化早已进行，并取得了长足的发展，但作为电力终端用户的楼宇供配电系统则一直沿用人工操作和管理模式，谈不上自动化、智能化。

九十年代初，一些由国外设计的建筑开始采用具有自动监控功能的配电系统。

1997年建设部颁布了《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》（290号文件），这是我国有关智能建筑设计管理的第一部行业管理规定。

作为智能建筑的重要组成部分，智能化供配电系统开始引起国内有关业主、开发商和设计院的重视。

上海、新疆等省市自治区相继发布执行相应的智能建筑设计标准，一批国内的设计院在一些重要项目的设计中，开始采用智能化供配电系统。

建筑供配电系统由高压供电系统、低压配电系统、变配电所和用电设备组成。

通常对大型建筑或建筑小区，电源进线电压多采用10kV，电能先经过高压配电所，再由高压配电所将电能分送给各终端变电所。

经配电变压器将10kV高压降为一般用电设备所需的电压（380/220V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。

二、工程概况
某生产指挥中心工程位于市开发区，新建办公大楼由主楼、辅楼及裙楼三部分组成，根据基地特点和功能要求，建筑设计将三部分有机连接起来，成为一组建筑群。

其建筑布局结合地形，自西向东分别设置辅楼（12层）、裙楼（4楼）和主楼（21楼），其中主楼与辅楼分别置于裙楼两端。

主楼为两公司机关处室和公司领导的办公中心；辅楼主要为国贸公司、材料公司、炉料公司和销售公司的
办公中心；裙楼为综合中心，包括会议中心、商务中心、餐饮中心和展示中心等。

总建设面积为76102.0m2，其中地下室建筑面积13640.0m2，主楼建筑总高度为94.3m。

此工程主要用电负荷照明系统、计算机系统、给排水系统、采暖通风系统（包括锅炉系统、制冷站系统、通风系统等）和电梯系统等组成。

参照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008，负荷计算采用需要系数计算法，得出有功功率为5125.4kW，无功功率1494.7kVar，计算负荷为5338.9kV A。

三、供配电系统
生产指挥中心工程供电负荷大，负荷等级为一级。

为了做到供电系统安全、可靠、经济，并按照《民用建筑电气设计规范》GJ16-2008中的相关要求，设计从一次系统主接线到二次保护控制系统，从设备选型到无功负荷的治理都经过多方案比较，采用灵活的电源方案和先进的技术、设备。

（一）供电电源
供电部门为生产指挥中心工程提供两路相互独立的10kV电源，1#电源为主电源，取自印山变10kV系统，2#电源为备用电源，取自安民变10kV系统，当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到影响。

（二）10kV系统
10kV系统采用单母线方式进行，根据供电部门要求，两路电源进线采用机械闭锁。

当1#电源正常工作时，2#电源断开，不能合闸；当1#电源故障时，断开1#进线柜断路器，合2#进线柜断路器。

变电所在布置上，考虑到需深入负荷中心，故将10kV高配室、低配室及控制室布置在地下室一层。

电能计量采用高供高计。

10kV接地系统采用中性点不接地系统。

（三）380V低压配电系统
380V低压配电系统按照明计算机系统和动力设备系统两个系统分布。

照明计算机系统的低压配电系统采用单母线分段运行方式，共3段，正常工作时由Ⅰ段和Ⅱ段低压母线供电，两段母线之间设置1#低压母线联络开关，Ⅲ段低压母线为备用低压电源。

Ⅲ段低压母线和Ⅰ段低压母线设置2#低压母线联络开关。

正常工作时，由Ⅰ段和Ⅱ段低压母线为本工程的照明计算机系统提供低压电源，Ⅲ段低压母线不带电。

当Ⅰ段（或Ⅱ段）低压母线失电时，合1#低压母线联络开关，由Ⅱ段（或Ⅰ段）低压母线提供电源；当Ⅰ段、Ⅱ段低压母线均失电时，Ⅲ段低压母线工作，为所用电、会堂用电、计算机及电讯所用UPS等一级负荷提供第二路电源，同时可由现场操作人员根据情况合1#和2#低压母线联络开关，为部分负荷提供第二路电源。

动力设备系统的低压配电系统也采用单母线分段运行方式，共3段，正常工作时由Ⅳ段、Ⅴ段低压母线供电，两段母线之间设置3#母线联开关，Ⅵ段低压母线为备用低压电源，Ⅵ段低压母线和Ⅳ低压母线之间设置4#低压母线联络开关。

正常工作时，由Ⅳ段、Ⅴ段低压母线为本工程的动力设备系统提供低压电源，Ⅵ段低压母线不带电。

当Ⅳ段（或Ⅴ段）低压母线失电时，合3#低压母线联络开关，由Ⅴ（或Ⅳ段）低压母线提供电源；当Ⅳ段、Ⅴ段低压母线均失电时，Ⅵ段低压母线工作，为食堂、锅炉系统、给排水系统、电梯系统等一级负荷提供第二路电源。

同时可由现场操作人员根据情况合3#和4#低压母线联络开关，为部分负荷提供第二路电源。

母线和进线开关之间设置闭锁，当任一母联合闸时，其相连的两个进线开关不能同时合闸。

当两个进线开关都合闸时，其之间的母联开关不能合闸。

地下室动力设备。

如水泵、电梯和风机等由低压柜单回路放射式配电。

地面上，从一层到顶层均设置照明干线和动力干线，各楼层照明、动力配电箱均分别从照明干线、动力干线取电。

对于一级负荷中特别重要的负荷，末端配电箱采用双电源自动切换装置供电。

对于计算机的服务器等要求不能停电的设备，采用UPS供电。

380V低压配电系统的接地式采用TN-S系统。

（四）无功补偿系统
此工程采用低压集中自动补偿与就地分散补偿相结合的方式。

在各变配电站低压侧设集中功率因数自动补偿装置，要求补偿后的功率因数在0.9以上，对气体放电光源的灯具，采用自带补偿电容就地分散补偿，要求补偿后每个灯具的功率因数均在0.9以上。

（五）电气设备的选型
10V高压柜采用先进的金属铠装抽出式开关柜，内置真空断路器。

其绝缘性能好、操作维护简便、防护等级高且寿命长，符合国际电工委员会IEC298和国际GB3906标准。

具有防带负荷推拉断路器的手车，防误分合断路器，防带接地开关合闸，防误入带电间隔，防带电误合接地开关，有效保证了高压供电系统运行和操作安全。

在供电系统二次控制和保护上，采用先进的变电站综合自动化技术，配置先进的CSC系列微机综合保护装置，运用模块化，分布式结构的微机综自系统，包括站控层和间隔层，网络结构为双机单环网。

开关站综合自动化系统具备与各集控中心，三级调度通讯功能。

完全满足变电站无人值守和电能分析管理要求，保持供电系统安全、经济和可靠运行。

低压配电系统采用组合式变电站，变压器采用免维护型SCB10系列干式变压器，布置在变压器柜内，与低压柜并排布置。

低压柜采用抽屉式开关柜，低压断路采用进口NF系列插拔式断路器，为运行和维护提供了极大方便。

根据消防专业的要求，每个低压断路器均配置分励线圈，与消防系统进行连锁当消防系统
发出跳闸命令后，断路器立即跳闸。

低压无功补偿装置采用先进的低压动态无功补偿装置，具有动态连续无功补偿功能，采用微电脑全数字控制，自动投切、稳定性高且动态响应时间短（10ms）。

真正起到提高功率因数、降低损耗且节约电能。

（六）电气计量
工程采用高压计量方式，在每路10kV电源进线处装设由供电部门提供的专用计量装置。

在各低压电源进线处及景观照明等馈线回路装设计量装置，以供物业内部管理使用。

四、结语
现代建筑按高度划分为低层或多层建筑、智能建筑和超智能建筑。

智能建筑规模比较大，除主楼外，一般还设有相应的服务功能用房，如地下室、车库及裙房等，所以电气系统多，设备线路多，自动化程度高，用电负荷大，人员相对集中，对智能建筑的供配电可靠性及防火要求高。

因此智能建筑供配电系统应全面考虑和策划。

参考文献
[1]戴绍基. 建筑供配电与照明[M]．中国电力出版社,2007.
[2]张凤江. 建筑供配电工程[M]．中国电力出版社,2005.
[3]李英姿,洪元颐. 现代建筑电气供配电设计技术[M]．中国电力出版社,2008.
[4]张九根. 高层建筑电气设计基础[M]．中国建筑工业出版社,2008.
[5]朱民. 关于分布式能源供电系统与电力系统并网的探讨[J]．科技创新导报,2008.。