高层智能建筑及其变配电系统解析

摘 要:建筑变配电是建筑电气的重要组成部分。本文对高层智能建筑的变配电系统组成、内容和特点进行了分析和探讨，供大家借鉴。

关键词:智能建筑 ; 供配电系统；

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

所谓智能建筑是建筑技术与现代社会信息化技术有机结合的成果，就是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其基本内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑内的各功能子系统，全面实现对通信系统、办公自动化系统、大楼内各种设备（空调、供热、给排水、变配电、照明、消防、公共安全）等的综合管理。

高层智能建筑规模比较大,除主楼外,还设有相应的功能用房,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,对高层智能建筑的变配电可靠性及防火要求高。因此高层智能建筑变配电系统应全面考虑和策划。

1. 高层智能建筑变配电系统的组成

高层智能建筑变配电系统的组成由低压配电系统、高压配电系统、用电设备和变电所构成。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(220/380V),然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。

2. 高层智能建筑的负荷等级划分的原则

按照《民用建筑电气设计规范》(JGJ / T16 —2008)对负荷等级的划分原则,根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度而定，对负荷等级的划分为一级、二级、三级负荷。在高层智能楼宇用电设备中,属于一级负荷的设备有:消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有:客梯、生活水泵等。空调、照明等属于三级负荷。

供电电压及电源

在电网稳定的前提下，一般供电电压为10KV，有些特殊的也采用35KV，选择装机容量在5,000KV以上的变压器装机.为了确保智能建筑消防设施和其他重要负荷用电,通常采用两个独立方法来保障供电的可靠性，.一般采用两路10kV电源单母线分段接线，中间不设母联开关；平时单母线分段运行，同时工作，互为备用。当其中一个电源发生故障时,另一个电源应能自动投入运行,不至同时受到损坏。另外,还须装设应急备用柴油发电机组,要求在 15s 内自动恢复供电。应急电源与工作电源之间必须采用可靠措施防止其并列运行。独立电源的数量应该依据当地电网的额定条件和负荷的大小来确定，两路独立电源同时供电，互为备用的电路。

4.变电所

变电所的配电母线处理一类设备由自身的发电机自备电源，这种设备的容量比较大，是智能建筑中所使用的一级负荷的设备，它既可以提高其效率，又可以提高其可靠性。它还会把低压母线分成三个母线段，这三个不同的母线段分别是应急的、重要的、还有一般的。应急负荷母线段主要是负责消防用电及其他一些重要的场所的供电等；重要负荷母线段一般在没有消防用电的情况下使用，这时的用电情况正常，而且有自备电源供电；剩下的其他设备都可以接到一般负荷母线段上。

5.继电保护与计量

5.1继电保护方式及信号装置的设置，一般具有过流、速断保护、零序保护及高温报警，超温跳闸保护等功能。

5.2 计量

高层智能建筑通常在10kV变配电站设置高压集中计量，在低压侧利用多功能数字仪表实现电压柜出线回路的计量，在配电末端设精巧电表，设后台监控主机并远传至弱电总机房。

5.3变配电智能化监控系统

变配电智能化监控系统可实现对10kV变配电站的电力运行情况进行综合监控，避免因某个环节出现问题而影响整个建筑的供电。从而达到少人值班或无人值守变配电站的配置要求，节省运营成本，提高电能管理的质量。

6. 配电系统

一般对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式配电；对一般设备采用放射式与树干式相结合的混合方式配电。通常对于小于37kW的电动机采用直接启动方式启动；37kW以上电动机可采用降压启动方式或软启动方式；湿热、灰尘环境的如换热站、厨房操作间、淋浴间的电气设备选用防水防尘型；室外的电气设备选用防潮防腐型；发电机房、垃圾间的电气设备选用防爆型。于环境特别恶劣或潮湿场所的电气设备设置剩余电流保护器。

低压出线电缆可选用低烟无卤阻燃交联屏蔽型电力电缆；除应急照明通常采用低烟无卤耐火交联屏蔽型电力电缆，其它与消防有关的出线线缆宜选用矿物绝缘电力电缆。电缆明敷在桥架/线槽上，普通线缆与应急电源线缆应分设桥架/线槽或采取金属隔离措施。

为消防控制室、安防机房、弱电中心、交易大厅的UPS室和网络中心、消火栓泵、喷洒泵、消防电梯、防排烟风机等的供电干线，通常采用矿物绝缘电缆双电源放射式供电，负荷末端自动切换。

7. 弱电治理

智能建筑内的各种弱电系统如计算机网络系统、安全防范系统、火灾自动报警系统、有线电视与卫星电视系统等，容易受到雷电、电火花、电网瞬变、高次谐波等各种电磁脉冲的干扰，因此防雷、接地、屏蔽、滤波等技术得到改进，出现了 SPD 电涌保护器、漏电保护器、剩余电流监视系统等保护设备，有力地加强了对建筑内的电气设备和人身的保护，大大提高了供配电系统的安全性。

结束语

随着人们生活水平的提高，对建筑物功能要求也在不断提高。供电系统是智能建筑的核心，要保证智能建筑的运转正常就必须先做到供配电系统的安全与正常运行。所以，对于智能建筑来说，一个好的供配电监控系统是非常重要的。设计人员在设计阶段要根据负荷情况和建筑物本体功能综合考虑,构建一个安全可靠、经济合理的变配电系统。只有将它做好，整个智能建筑的安全才会有保障。

参考文献

[1] 戴绍基.建筑变配电与照明.中国电力出版社,2007.

[2] 张凤江.建筑变配电工程.中国电力出版社,2005

.[3] 李英姿.现代建筑电气变配电设计技术.中国电力出版社,2008.

[4] 张九根.智能建筑电气设计基础.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,2008，18:49.