建筑电气配电系统方案设计探究

建筑电气配电系统方案设计探究

肖育贤 韩磊 雷昕宇 苏凌子 符江焱 张子堂

塔里木大学 新疆省维吾尔自治区阿拉尔市 843300

【摘要】建筑电气是以电能、电气设备和电气技术为手段，利用电工、电子技术维持与改善室内空间的电、光、热、声环境的一门科学。在建筑物内部人为创造并保持理想的环境，以充分发挥建筑物功能的电工、电子设备系统，统称建筑电气。本文介绍了现代建筑电气配电系统的一些合理性设计方案和建议，充分利用资源，合理的设计符合可持续发展的科学方针。

[关键词]：建筑；配电系统；电气；设计

1.负荷等级及供电要求

1.1负荷等级分类

电力负荷应根据供中断供电及电可靠性在经济、政治上所造成的影响或损失的程度，分为一级、二级和三级负荷。对于某些特等建筑，如国家级及承担重大国事活动的会堂、国宾馆、重要的通信枢纽、重要的交通枢纽或者国家级大型体育中心，以及经常用于大量人员集中的重要国际活动的公共场所等需要一级负荷。一级负荷中的特别重要负荷是指中断供电将影响中断供电或计算机网络正常工作甚至将发生火灾、爆炸以及严重中毒的灾难性后果所需要的负荷标准。其他用电配备情况可以酌情降低负荷等级。

1.2供电要求

　根据《民用建筑电气规范》，一级负荷应当由两个电源供电，当一个电源发生故障或受到损坏时，另一个电源可以应急在正常情况下工作”。二级负荷“宜由两回线路供电”，即当发生线路常见故障或电力变压器故障时不致中断供电，也可以说中断后能迅速恢复。设计中常采用一路高压电源供电或者采用一用一备两路高压供电。三级负荷对供电无特殊要求。此外，根据《建筑设计防火规范》以及《高层民用建筑设计防火规范》对消防用电设备进行负荷等级划分，对于二类高层建筑的消防用电按二级负荷要求供电并且消防用电设备应采用专用的供电回路。火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源，其配电设备应明显标志。

2.计算负荷的有关参数及公式

2.1确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式:

（1）. 无功计算负荷 Kvar

Q₃₀=P₃₀/tanψ

式中tanψ是指设备给定功率因数角与用电单位或用电设备组功率因数角的正切值

（2）. 有功计算负荷 (KW)

=

式中 为用电单位或用电设备组的需要系数； 为用电单位或用电设备组的总容量；

c.负荷视在(KV·A)

S₃₀=P₃₀/cosψ

d.电流计算(A)

I₃₀=S₃₀/U_N

式中 为用电设备组或用电单位供电电压额定值(KV)

2.2确定多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷的公式:

a. 有功计算负荷 (KW)

=

式中， 为各组的计算负荷(KW)； 为有功负荷同时系数，由设备组计算车间配电干线负荷时可取 =0.85～0.95，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取 =0.8～0.9。

b. 无功计算负荷 Kvar

式中， 为各组无功计算负荷(Kvar)； 为无功负荷同时系数,由设备组计算车间配电干线负荷时可取 =0.9～0.97，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取 =0.85～0.95 。

c. 视在计算负荷(KV·A)

d. 计算电流(A)

I₃₀=S₃₀/U_N

式中 为用电设备电压额定值(KV)

e. 无功补偿公式

补偿前 =0.85, =0.62

补偿后 =0.95, =0.33

3.电气配电系统方案设计

3.1配电室的参数指标

配电室与π接箱室位于同层相邻或邻近的专用房间，且应满足下列要求：

(1) 配电室至对外出口通道的距离不应超过20 m，并且通道不得穿越其他房间。

(2) 配电室应设有能开启的采光通风窗。如果用专用窗井采光时，窗井上应加雨篷和防护网。

(3) 配电室不允许上下水、煤气等管道穿越。配电室的地面应向外泛水。

(4) 配电柜前应有1.5 m的操作距离，柜后距墙应有0.8 m的安装距离。柜边一侧应有不小于0.8 m的过人通道。

配电柜进线电缆由π接箱引入。一般情况下，若配电室与π接箱室相邻，电缆沿地沟内敷设后加盖板；若两室不相邻，电缆在桥架内沿顶板敷设。在高层住宅内有时需要建变电所，其变压器容量不超过1250 kV·A，且为干式变压器。变配电室安排在高层住宅地下层时，其上层不应直接为住宅，且不能安装在最底层。在高低压配电室的下面应有一层电缆夹层，其净高应为1.8 m。变电所净高不应小于3.8 m。由于高层住宅大多数是剪力墙结构，所以变电所的平面布置一定要与结构专业协商确定。

3.2电源引入

　　电源引入方式采用埋地电缆或架空线路，电源为交流220／380 V，系统接地形式在无特殊要求时可采用TN-S或TN-C-S接地系统。在多层住宅中，若建有地下室或首层为储藏室，可将电缆分支箱(π接箱)安装在房间内，选用高架式π接箱。若多层住宅从首层至顶层均为住户时，进线电源电缆应从楼的中间单元引入至首层楼梯间，π接箱选落地式或非标架式。电源电缆引入π接箱内进线刀开关后，从另一刀开关下引出本楼的供电电源线。电源线可使用电缆或BV铜导线，其直径应与供电电缆相等或相近。从π接箱引出的电源线引至楼内的总断路器箱，箱内安装一台三相带漏电保护功能的断路器，其漏电电流值可选择300 mA或500 mA，漏电保护的作用是防止配电线路的电气火灾，电气线路引发的火灾主要是由接地电弧短路引起的。接地电弧短路时，电弧短路的电流值小，断路器和熔断器不能及时切断电源，而漏电断路器对电弧短路电流有很高的动作灵敏度，能及时切断供电电源，防止电气火灾发生。

3.3配电系统变压器的选择

（1）π接箱的选择

π接箱有两种安装方式，一种为落地安装，另一种为架式安装，箱内安装三台或四台刀开关(隔离开关)。架式安装的π接箱可直接固定安装在室内地面上，电缆可拖地引入至刀开关；落地式安装的π接箱需在箱体下部预留电缆沟。π接箱的主要作用是电缆分支，没有保护电器作用。刀开关的容量一般为600 A。

（2）低压配电柜的选择

低压配电柜一般可选抽屉柜(GCK)或PGL、BGL固定柜。配电柜的数量根据所用出线回路的数量来确定。一台配电柜的出线路数一般为6～8个回路。配电柜中安装断路器的额定电流值在100 A左右时，柜内出线回路数可达10路；额定电流值在200～400 A之间时，柜内出线回路数为6路；额定电流值在400～630 A之间时，柜内出线回路数为4路；断路器额定电流值大于630 A时，柜内出线回路数仅为1路。低压进线柜的主进开关若向一、二级用电负荷供电，应选择高性能的低压断路器；若向三级用电负荷供电，可选择分断能力较低的DZ47系列断路器。

4.结束语

本文浅谈了部分建筑电气配电系统设计以及安装的参数分析及合理化建议，符合现代可持续科学性发展观，为电气学术领域提供有效资源，充分利用资源，合理的设计符合可持续发展的科学方针，希望在此基础上能够提出更多合理性意见和方案。

参考文献