民用建筑内有大量的用电设备，建筑供配电系统的可靠性直接影响这些设备的运行状况，从而影响建筑的安全和使用。建筑供配电系统处于电力系统的末端，直接与用户设备相连接，是电力系统向用电设备提供电能的重要环节，其可靠性取决于外电源及建筑供配电系统本身，可靠性特征量的统计分析及提高的措施须立足于整个电力系统，全方位加以考虑。
1.建筑供配电系统的可靠性特征量
可靠性是指元件、产品、系统在一定时间内，在一定条件下无故障地执行指定功能的能力。建筑供配电系统属于可修复系统，可修复系统的可靠性特征量主要有故障率、平均修复时间、年平均故障时间和可用度（又称为有效度）。其中，可用度分为固有可用度与使用可用度，在设计阶段一般使用固有可用度。
2可靠性计算的参考数据和计算方法
用电负荷的可靠性要求在确定负荷等级的时候是一个重要因素，用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电对人身安全、经济损失所造成的影响程度分为一级负荷中特别重要的负荷、一级负荷、二级负荷、三级负荷。
规范对不同等级的用电负荷有不同的设计要求，但根据设计规范进行设计可达到怎样的可靠性，国内并没有明确具体的评估体系（包括参考数据和计算方法） 。下面采用IEEE Std 493 - 2007《IEEE Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems》 （《IEEE工商业供电系统 可靠性设计实施导则》,下文简称《IEEE导则》）的可靠性计算方法与参考数据对建筑供配电系统的常见模型进行可靠性计算。
2.1参考数据
可靠性计算中用到的关键数据是年故障率λ （单位：次/年），平均修复时间r （单位:h），其余指标可以通过上面两个数据得出，年平均故障时间：
DHY = λ·r
固有可用度Ai= 1 － DHY / （8 760 + DHY），也称为成功运行概率。由于年平均故障时间与固有可用度是一一对应关系，可以直接反映固有可用度，并且易于计算，下文的论述主要使用年平均故障时间这个指标。
本文用到的数据主要来自《IEEE导则》，见表1。其中，外电源可靠性数据引自《IEEE导则》表3 - 1，其余数据主要引自附录Q。
2.2可靠性指标串并联计算公式
供配电系统主要由元件的串联与并联组成，元件串并联后的可靠性变化可根据
《IEEE导则》串并联公式进行计算。
2.2.1串联（见图1）
λ串联= λ1+ λ2
γ串联=(λ1r1+λ2r2)/(λ1+λ2)
DHY串联=λ1r1+λ2r2
元件的串联会增加故障率和年平均故障时间，降低可靠性。
2.2.2 并联（冗余，见图2）
λ并联=λ3λ4（r3+ r4）/8 760
γ并联=r3r4/r3+ r4
DHY并联=λ3r3λ4r4/8 760
元件的并联（冗余）会减少故障率和年平均故障时间，提高可靠性。
利用以上公式计算可靠性指标时需要满足以下条件： ①元件故障率是不随使用时间变化的常数；②故障后的修复时间呈现指数分布； ③每个故障事件的发生与任何其他故障独立； ④部件可工作时间远大于不可工作时间：λ·r / 8760 < 0. 01。
2单回路10 kV电源进线用电负荷供电点可靠性计算
3 建筑供配电系统可靠性计算分析实例
为了计算更直接明了，本文计算忽略了影响较小的10 kV电缆、 10 kV电缆接头以及低压断路器的跳闸故障（主要用于考虑同配电箱柜多个出线断路器的影响，根据《IEEE导则》表3 - 2，占断路器总故障9 %）。图3是最简单的建筑供配电系统：单回路10 kV电源进线/双回路10 kV电源进线，单台变压器，单回路供电。实例1、 2均基于图3。
3．1实例1：单回路10 kV电源进线用电负荷供电点可靠性计算（见表2）
从表2年平均故障时间为2. 669 974 h的组成上看，该供配电系统绝大部分故障是由单回路10 kV电源进线产生的，为2. 581920 h；10 kV母线与低压母线占的比例相对较多，分别为0. 040724h和0. 037960h；其余部分年平均故障时间之和为0. 009 370 h。
3．2实例2：双回路10 kV电源进线用电负荷供电点可靠性计算（见表3）
将单回路10 kV电源进线改为双回路10 kV电源进线，可靠性大大提高。需要说明的是，这个计算参《IEEE导则》 3. 3节例2，没有计入编号为2的进线10 kV断路器的可靠度和年平均故障时间。实际上，由于10 kV断路器相对于10 kV电源可靠性较高，对结果影响很小。
3． 3实例3：单回路10 kV电源进线+备用发电机（低压母线处切换）用电负荷供电点可靠性计算
图4是变压器和备用发电机在低压母线处切换的供配电系统，电源处双电源切换开关大于600 A，负荷单回路供电。实例3计算基于图4，计算结果见表4。
实例3将变压器供电（1至6）与发电机供电（5a至6a）进行并联冗余，虽然单回路10 kV电源进线供电与备用发电机本身的可靠性并不高，切换前年平均故障时 间分别为2. 625 754 h和15. 224 670 h，但是两个电源切换（并联冗余）后（低压母线前）的可靠性有了很大的提高，年平均故障时间下降至0. 004 563 h，加上低压双电源切换（> 600 A）0.052267 h、低压母线0. 037 960 h和 配 电线路（包括断路器、开关、电缆、接头）0. 006 260 h，到用电负荷供电点的年平均故障时间仅为0. 101 050 h。
3． 4实例4：单回路10 kV电源进线+备用发电机（用电负荷处末端切换）下用电负荷供电点可靠性计算
图5是变压器和备用发电机在用电负荷末端切换的供配电系统，末端处双电源切换开关小于600 A。实例4计算基于图5，计算结果见表5，表5中C1数据取自表2。
实例4将变压器供电部分（1至12）与发电机供电部分（5a至12a）进行并联冗余。与实例1相比，由于并联冗余后（低压双电源切换开关前）的年平均故障时间从2. 669 974 h降至0. 004 654 h，减少量远大于低压双电源切换开关（< 600 A）本身的年平均故障时间（0. 492 492 h），即使计入低压双电源切换开 关本身的年平均故障时间，供配电系统的年平均故障时间也从约2. 669 974 h下降至0. 497 146 h。对于不在低压母线处进行市电与发电机切换的情况下，在用电负荷处末端切换也能有效提高可靠性。
与实例3相比，虽然低压双电源切换开关在负荷处，并联冗余的范围更大，包括低压母线以及电缆、接头、断路器等，在不计入低压双电源切换开关本身的年平均故障时间时，实例3与实例4的年平均故障时间分别为0.048783h和0.004654 h。但由于低压双电源切换开关（<600 A）与低压双电源切换开关（> 600 A)的年平均故障时间分别为0.492492h和0.052267h，计入低压双电源切换开关本身的年平均故障时间后，供配电系统的年平均故障时间为0.497146h。
使用低压双电源切换开关对电力系统某部分进行并联冗余，并联冗余后要计入低压双电源切换开关本身的可靠性。即使并联冗余后的年平均故障时间为0，也只有在低压双电源切换开关年平均故障时间低于该部分并联冗余前的年平均故障时间时，才可能有效降低系统的年平均故障时间和提高可用度。
从表1可以看出，低压双电源切换开关的年平均故障时间与断路器、隔离开关、电缆、电缆接头相比高出很多。在大多数情况下，不包括电源的电力系统部分的年平均故障时间很难低于低压双电源切换开关的年平均故障时间。
只有在供电处年平均故障时间较大时引入另一路独立电源的情况下，使用低压双电源切换开关才有可能降低系统的年平均故障时间，提高可用度。另外需要注意的是，根据统计数据，用于电源处的低压双电源切换开关（> 600 A）的平均故障时间明显比用于末端切换的低压双电源切换开关（＜ 600A）低很多。
笔者曾经参与一些与国外合作设计的工程，发现国外同行主要在电源处使用低压双电源切换开关，很少对断路器、电缆部分的并联冗余做末端切换。并不是国外不注重可靠性，而是依据《IEEE导则》的评估方法和参考数据，末端切换在大部分情况下并不能有效地提高可靠性。
《IEEE导则》统计数据反映的是工程应用中的实际情况，有高于统计水平的产品，也有低于统计水平的产品。某些品牌的低压双电源切换开关可能可靠性较高，带有旁路设计或在线维护功能的还可以在故障后持续供电，进一步提高可靠性。但性能好的产品一般价格高，很难大范围应用。
4建筑供配电系统可靠性数据的积累与统计的重要性
在本文的可靠性分析中，采用的主要是《IEEE导则》附录Q的统计数据。附录Q并不是针对中国的实际情况进行统计的，由于我国的电源情况、设计规范、施工质量、产品质量、维护管理与国外有较大的差距，这些统计数据虽然反映了一定的客观规律，但只能够作为参考。
由于统计数据的缺失，在我国进行建筑供配电系统可靠性定量计算是很困难的，从而没法对各种供配电设计方案进行可靠性评估和对比。可靠性与经济性是建筑供配电方案比选的两个方面，缺一不可。而经济性分析中因故障造成的经济损失也需要进行可靠性计算。国家提倡的绿色建筑概念中包含了节省建筑材料这一方面，我国作为一个建设大国，需要经济、可靠、环保兼顾的建筑供配电系统，需要符合我国实际的可靠性统计数据。
5总结
建筑供配电系统的可靠性，主要是由电源的可靠性决定的。提高电源的可靠性或增加并联冗余的电源，建筑供配电系统的可靠性将大大提高。在不涉及电源的情况下，仅将电力系统的一部分进行并联冗余，使用低压双电源切换开关进行末端切换，在大部分情况下并不能有效地提高可靠性，该做法增加了建筑材料的损耗，与绿色建筑的概念矛盾，只有在确定能有效提高供配电系统可靠性的情况下，才可考虑采用。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳