浅谈智能建筑中的供配电技术 王世国

浅谈智能建筑中的供配电技术王世国发表时间：2017-10-20T17:49:03.353Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：王世国[导读] 摘要：在智能建筑中，供配电技术起着非常重要的作用。

文章就对供配电技术在智能建筑中的应用进行了研究，从配电设计的现状和要求出发，对智能化系统中的用电的可靠性和电源质量进行了分析，并针对问题提出了一些解决办法，以供参考。

（上海建工集团股份有限公司 201199）摘要：在智能建筑中，供配电技术起着非常重要的作用。

文章就对供配电技术在智能建筑中的应用进行了研究，从配电设计的现状和要求出发，对智能化系统中的用电的可靠性和电源质量进行了分析，并针对问题提出了一些解决办法，以供参考。

关键词：智能建筑；供配电技术建筑智能化技术在我国的发展已经有十几年的历史了，特别是建立在计算机技术基础上的信息技术的发展，使智能建筑更加适应社会潮流，突出了追求安全、舒适、便利和节能需求的鲜明特点，越来越受到建筑行业和民众的欢迎。

但在智能建筑的设计过程中，由于专业上的鸿沟、工程实践经验的欠缺以及设计标准的不统一等因素影响，智能建筑的供配电设计还存在着一定的问题，这也就限制了智能化技术功能和效益的正常发挥。

1 智能建筑供配电项目概述与技术要点如中国民生银行大厦（改扩建）弱电系统工程项目就是一个很好的例子，其位于上海浦东新区陆家嘴金融区浦东南路100号，原建筑面积68000m2，规划后增加26000m2，（其中地上部分约23000m2，地下部分约3000m2），原高度137m，规划后升至205m。

本项目建成后，将为民生银行提供总行的办公场所，同时总行的相关辅助部门和下属企业也将入驻。

因此，本大厦将是一个高度密集办公的标准银行总部大楼。

另外，本大厦内还有几个特殊功能：银行金库、银行营业厅、银行家俱乐部、会议层等。

在本工程中，对于其供配电技术，研究人员要仔细地进行分析。

因为供配电可靠性和供电质量是智能化系统功能实现的重要保证。

智能化系统供配电设计是要为智能化设备提供安全可靠符合质量要求的电源。

首先，必须保证计算机的连续不间断的电源供给，即电源的可靠性高。

其次，配电电源质量也是保证智能化设备正常稳定工作的重要因素，电源电压的波动、波形的畸变、频率的偏差、高次谐波，特别是三次谐波对智能化设备产生干扰甚至破坏，都会导致数据的丢失或者线路的过载。

最后，雷电等过电压对计算机系统的影响也不可小觑，有时可能是致命的。

因此，智能建筑的配电设计应考虑为智能化设备提供安全、可靠、稳定、干净的电源尤为重要。

1.1 智能建筑供配电系统中的负荷分级我国目前将电力负荷划分为三个等级：（1）一级负荷；一级负荷中特别重要的负荷。

（2）二级负荷。

（3）不属于一级和二级的负荷为三级负荷。

各级负荷的供电要求如下：（1）一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

一级负荷中特别重要负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源。

（2）二级负荷应由两回线路供电，供电变压器也应有两台。

（3）三级负荷无特殊要求。

根据智能化系统的特点，为保证智能建筑供电的可靠性，智能建筑各子系统的供电应全部符合二级或者二级以上负荷供电要求。

一般情况下，各子系统的负荷等级应按照表1确定：（注：表中“一级*”代表一级负荷中特别重要负荷）由表1可以看出，智能化设备全部属于二级或二级以上负荷。

1.2 智能建筑供配电系统中的电源质量理想的电源电压应该是连续、光滑的正弦波，波的幅值和频率应该是稳定的和没有畸变的。

但由于电网中变化的负荷电流流过阻抗元件会造成的电压损失的变化；波动的负荷会引起的电压波动；三相负荷的不平衡造成三相电压不平衡；非线性用电设备会产生谐波电流，引起电压畸变；系统有功功率的不足，造成频率的下降。

因此，衡量电源的质量可以用电压偏差、电压波动、不平衡度、谐波电压和谐波电流、频率偏差等技术指标来进行。

另外，雷电和操作引起的过电压也对电源质量产生影响。

下面主要针对几个重点部分进行说明。

（1）电压偏差电网中变化的负荷电流流过阻抗元件是电压偏差产生的根本原因，特别是线路和变压器而造成的电压损失，电压偏差的校正一般由供电部门来解决。

（2）电压波动电压波动为一系列电压变动或者连续的改变。

当大功率负荷发生变化时，特别是电机的启制动，使得有功功率和无功功率急剧变化，引起电源电压幅值发生变动，产生短时高电压或者低电压。

在智能建筑中，电梯的周期运行、空调机组的启停、送排风机的启停、各类水泵的启停等，是引起电压波动的主要原因。

由于智能化设备特别是计算机设备对电压有要求，过低的电压使得计算机的运算出现错误，影响智能设备的正常使用；过高的电压会使硬件产生故障，甚至烧毁设备。

根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》，稳态电压偏移按照性能、用途和运行方式划分A、B、C三极，A级波动范围±2%，B级波动范围±5%，C级波动范围-13%～+7%。

（3）电压的不平衡度三相电压不对称度是衡量三相负荷平衡状态的指标，是由三相电压的负序分量方均根值与三相电压的正序分量方均根值比值的百分值表示的。

在智能建筑中，由于负荷的不平衡分配造成了三相电压的不平衡，这是电源电压偏差的一个原因，对智能设备产生了很大的影响。

（4）瞬间停电根据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》，计算机系统允许断电时间A级为0～4ms，B级为4～200ms，C级为200～1500ms。

计算机系统主机开关电源的滤波电容器一般只能维持1～2ms，如果发生电网的瞬时停电时间超过10ms，对计算机系统将会产生致命的影响，计算机内存中的数据会丢失，程序会混乱，运算错误，甚至停机。

供配电系统双电源或者双回路的备用电源自投装置一般会超过10ms，满足不了计算机电源的质量要求。

2 智能建筑中的供配电技术分析2.1 智能建筑的配电方式中压配电系统由于放射式接线供电可靠性高，故障发生后影响范围小，切换操作方便，继电保护简单。

所以，智能建筑一般采用双回路放射式接线形式，地区变电所以双回路方式向智能建筑提供双路电源。

根据用电规模一般设置35KV或者10KV室内变电所，对于单侧供电的采用自动重合闸装置；对于双电源供电的或者具有备用发电机组的应采用自动投入装置。

在低压配电系统中，智能化设备的配电均应采用双路放射式配电结线方式。

该配电方式特点是由低压配电电源的双母线上各用一条专用的配电线路送至一台配电箱配电，配电箱（柜）采用末端自动投切装置。

配电箱（柜）的主保护开关不应采用漏电保护开关，规划负载应均匀的分配到三相电源上，尽量保证三相电压的平衡。

2.2 改善电源质量的措施由于影响电源质量的原因是多样的，需要根据电网的供电情况和用电设施对电源质量的要求，采取有针对性的措施，改善电源的质量。

（1）市电供电系统城市电网需要保证的是供电的可靠性。

智能建筑设计采用双电源或者双回路供电，保证电源不中断，但对于电源的其他指标是无法满足的。

城市电网对电源的污染没有防护，仅适合部分抗干扰性能强的前端设备使用，不适合其它智能化设备的使用。

（2）隔离变压器系统这是一种较早采用的计算机房配电系统，其特点是由隔离变压器、稳压器、高通滤波器组合而成，可以消除瞬变脉冲电源和谐波及电磁干扰等。

适合城市电网供电可靠性高的智能建筑中大部分智能设备的供电。

（3）不间断电源系统不间断电源又可以分为后备式和在线式不间断电源系统，由于后备式不间断电源系统有毫秒级的中断时间，所以在计算机系统中可以采用的都是在线式不间断电源系统。

在线式不间断电源系统输出的是逆变器提供的全新的与电网指标没有关联的电源，频率稳定，配备电池储能装置和输出隔离变压器后，可以解决电压波动、谐波、频率波动、电磁干扰和电源中断等电源质量问题，满足最苛刻的计算机系统对电源质量的要求。

所以在线式不间断电源系统已经成为计算机系统最有效的电源系统。

但由于不间断电源系统后备时间的长短与电池组数量有关，经过经济技术比较，一般智能子系统的后备时间以0.5～1.0h为宜。

（4）过电压保护因为不论是内部过电压还是雷电过电压，不但会对电子设备造成损坏，还会对供配电设备、线路绝缘造成威胁，所以必须针对过电压采取防护措施。

对于防护暂态过电压，电涌保护器是很好的选择。

电涌保护器利用器件的压敏特性，在过电压还没有对设备、线路造成损害前，迅速释放暂态过电流，使系统电压维持恒定，保护设备不受到损坏。

（5）等电位联结和接地等电位联结是为了降低建筑物内间接接触电压和不同金属间的电位差，减少保护电器动作的不可靠带来的危险和有利于避免外界电磁场引起的干扰、改善装置的电磁兼容性。

等电位联结分为总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。

智能建筑整体上要做总等电位联结，控制中心及其它弱电机房要考虑局部等电位联结，辅助等电位联结需根据具体情况设置。

等电位联结线一般采用多股铜导线，总等电位联结线截面不小于6mm2，局部和辅助等电位联结线截面不小于4mm2。

智能建筑的接地分为防护和功能两种功能，一般有：信号电路接地；电源工作接地；安全保护接地；防雷接地；防静电接地；屏蔽接地等形式，其接地电阻应满足其中最小值的要求，按照相关规范，接地电阻应不大于1Ω。

规范合理的等电位联结和接地可以显著改善系统的电磁兼容性，提高系统的抗干扰能力，防止暂态过电压对设备的损害。

3 结束语智能建筑中的供配电技术是杂糅了很多学科的综合性施工技术。

相关的技术人员不仅要具备智能化系统的知识，还要掌握和智能化系统有关的电气、机械、暖通等相关知识。

将这些在工程施工过程中都做好，就可以比较顺利地完成智能建筑中的供配电技术，最终达到安全、高效、舒适、便利、节能的智能建筑效果。

参考文献[1]智能建筑供配电系统[M].北京：清华大学出版社，2013.。