提高高层民用建筑低压供配电系统的可靠性

摘要：文章结合实际分析论述了如何才能保证高层民用建筑的可靠供电，并给出了几个比较可靠的供电方案供选择使用。

关键词：高层民用建筑、防火、低压供配电系统、可靠性、两回路供电、末端切换

1．概述

高层民用建筑的特点是：建筑面积大、单体投资高、人员密集或者是重要的建筑，因此对供电的要求较高，若供电不可靠，一旦发生火灾就不能及时扑救，很容易造成人员伤亡及使国家财产遭受重大损失。所以，高层民用建筑的供电很重要，一定要可靠，国家也制订了相应的规程规范来加以保证。

为了便于分析论证，现将国家颁布的《高层民用建筑设计防火规范》[1]中有关对供配电的要求摘录下来：

负荷等级：

高层民用建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统，应急照明，疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《工业与民用供电系统设计规范》[2]的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。

配电要求：

高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。

高层民用建筑的高压供电系统一般都比较简单，在很多书中都有详细的论述，且都能满足规程规范对供电的要求，这里就不再讨论。再加上有了发电机组，电源问题已有保证，供电的可靠与否，关键就是低压系统了。

本人在多年工作中，参阅了大量的书籍与资料，均发现低压供配电系统存在不少的问题，基本上都没能满足国家规程规范对供电可靠性的要求，现分析讨论如下。

2．原有低压供电方案分析讨论

在很多书中对低压系统也有详细的论述，有的书和设计手册（《高层建筑电气工程》[3]和《高层建筑电气设计及电气设备选择手册》[4]）还给出了几种典型的供配电方案，供选择使用，但在实际应用时，均发现其存在一定的缺陷，现把其推荐的六种方案中认为是最好的方案（见图2-1）拿出来分析讨论：

将负荷分组，按消防负荷，重要负荷及普通负荷三大类来组织母线，备用电源采用末端切换。

该系统的运行特点是：

(1)K1和K2手投，机械及电气联锁；

(2)K3与K4手投，机械及电气联锁；

(3)K5和K6手投，机械及电气联锁；

(4)正常情况下，K1与K3、或K1与K4合闸，K6合闸，K2、K5、K7均处于断开位置；

(5)非消防停电时，备用柴油发电机自动送电．消防负荷分别经过切换装置供电，此时若认为有必要向重要负荷供电时，可手动断开K1，然后闭合K2和K4，向重要负荷供电。

消防时，切断市电，此时K7将在火警信号作用下延时断开，以便保证消防设备的正常启动及供电。当任一消防设备的备用电源的配电回路发生故障时，可强迫K7合闸，然后将K6、K1断开，闭合K2与K5，利用市电回路向切换箱供电。

此方案从表面上看虽能满足《高层民用建筑设计防火规范》[1]、消防负荷的两回路电源均在末端切换，但仍然存在与方案四同样的缺点，由(1)可知K1和K2联锁，即不能同时投入，所以由市电供电时，发电机母线是不带电的。另外，从上面的叙述知道，该系统比较复杂，故障的可能性也会增大；操作控制繁琐，容易造成误操作，从而降低了供电的可靠性。所以说，该方案还不够可靠，也不是真正的末端切换。

通过以上分析，可见上述表面上看能满足《高层民用建筑设计防火规范》[1]，消防负荷的两路电源在末端切换，但实际上当市电出线至消防负荷末端切换箱的线路故障时，由于市电未停发电机不会启动，消防负荷还是停电，还是不能保证消防负荷供电的可靠性。因此，低压供配电方案必须加以修改，使其满足《高层民用建筑设计防火规范》[1]的要求，方可使用。

3．低压供配电方案的改进

本人通过虚心学习，消化吸收有关的供电方案，总结修改出几个较简单、供电也比较可靠的方案供大家参考使用。

该方案的运行特点具体如下：

(1)正常供电时，两个外电源同时供电，K1、K2、K4、K7合闸，K3、K5、K6分闸；1# 电源供I、Ⅳ段母线，2# 电源供Ⅱ、Ⅲ段母。

(2)若其中一个电源停电，其进线开关失压自动跳闸，母联K3自动合闸，由另―电源供全部负荷(此时必要时可适当拉掉部分不重要负荷)，若该电源恢复供电时，K3自动跳闸，其进线开关自动合闸。

(3)若两个外电源均停电时，K1、K2失压自动跳闸，母联K4、K7失压自动跳闸，停电信号(从K4下端取出)通过控制电缆使发电机自起动，经10―15秒，发电机运行正常，K5、K6自动合闸，由发电机供Ⅲ、Ⅳ段母线的消防负荷。

(4)若外电恢复供电，K1、K2自动合闸，发电机自动停机，K5、K6失压自动跳闸，K4、K7自动合闸，恢复正常供电。

可见该方案完全满足了《高层民用建筑设计防火规范》[1]的要求，消防负荷的两回路电源完完全全、真真正正做到了在末端切换。

由于本人的水平有限，也许对规程规范理解不够，讨论分析中难免存在不足之处，请专家们批评指正，并希望专家们能提出更好更可靠的供电方案，以便于日后在实际中应用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。