一般民用建筑的供配电系统设计的目的,就是要采用一切可能的技术手段,在数量上和质量上满足各种用电设备在正常工作状况下的不同用电要求,保证供电的安全和可靠,同时还要考虑技术与经济的统一。为了保证电气设计的合理性及系统的安全运行,建筑师除了向电气专业提供正确的设计基础资料外,设计中更应结合电气专业的要求和特点,为设备、线路的安装配置及运行维护提供必要的安全空间和通道,选择恰当的位置和相互关系,并在建筑结构上采取必要的措施,防止电气部分与建筑的其他各部分在检修或事故情况下相互影响。
1电力负荷
1.1负荷分级
根据电力负荷因事故中断供电后,在政治上造成影响或在经济上造成损失的程度,可将负荷分为一、二、三级。造成的影响、损失程度越大,对供电可靠的要求就越高。不同行业因使用的设备不同,有不同的分级规定,见《民用建筑电气设计规范》。
1.2供电要求
一级负荷应由两个独立电源供电,保证有一个电源持续供电。
1）一级负荷中的特别重要负荷,需要考虑一个电源系统在检修或故障的同时,另一电源系统也发生故障的严重情况,所以除上述两个电源外,还必须增设应急电源。应急电源系统可根据电网的具体条件和负荷本身允许中断供电的时间,采取独立发电机组,电网中的第三路独立电源、蓄电池或其组成的交流不间断电源装置。
2）二级负荷的供电系统应在变压器或线路常见故障时不中断供电或中断供电后能迅速恢复供电。
3）三级负荷对供电无特殊要求,仅保证其正常情况下的用电。
1.3负荷分类
根据国内电价制度,对于民用建筑的用电采用照明电价和非工业动力电价两种电价计收电费的办法,设计中必须把不同电价的负荷严格分开,保证分别计费的可能。
1.4负荷计算
负荷计算的目的在于尽量准确地求出建筑所需的总负荷和负荷等级、类别,算出各支部的分负荷,以作为向供电部门申请电源和拟定供配电系统、选择设备、电器、导体、计算电压损失、功率损失、电能损失、无功率补偿的依据。
方案设计阶段可采用单位指标法,在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法；对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法；电设备台数较少,各台设备容量相关悬殊时,宜采用二项式法。为了在设计时便于使用负荷计算的成果,计算一般应以变压器为单位,按一般动力、重要动力、保安动力、一般照明、重要照明、保安照明六部分进行。
2供电电压的选择
民用建筑的供电电压主要取决于用电负荷的大小、供电距离的远近、供电线路的回路数、用电单位的远景规划,当地公共电网现状和它的发展规划以及经济合理等因素考虑决定。
用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kVA以上者应以高压方式供电,一般采用10kV；用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kVA及以下者,应以低压供电,一般采用220V/380V。当线路电流不超过30A的照明负荷时,可用220V单项供电,否则应采用380V/220V三相四线制供电。需要双回电源线路供电时,一般应采用同级电压。
3高压、低压供配电系统
民用建筑应优先考虑从电网取得电源。取用电源线路的回路数和方式决定于负荷的等级,通常应与当地供电部门共同商洽,并以协议的形式予以确定。
居住区的高压配电,一般按每占地2km2或总建筑面积每4×105m2设置一个10kV配电所,以达到低压送电半径在250m左右。单体建筑面积大,用电负荷分散的大型民用建筑或超高层建筑、大型建筑群,为使变压器深入低压负荷中心,可设多台变压器分散配置。在高层建筑中,除底层、地下层外,也可在负荷相对集中的中间层、顶层设置变压器。
在居住小区,为使变配电点适当分散,减小送电半径,变压器单台容量不宜大于630kVA。对于用电负荷特别大,供电可靠性要求较高的建筑，在征得供电部门同意后,亦可采用双电源同时工作,母线则采用单母线分段接线。
为保证总用电量的准确计量,10kV进线处应加装专用计量柜,运行中由供电部门加封。由高压配电室至变压器,一般采用放射式电缆配电。除与高压配电室贴邻的变压器外,一般应在变压器高压侧设隔离开关,检修时将其拉开,形成明显的断开点,以确保安全。低压配电系统的设计除满足负荷的正常用电外,还应考虑在发生电源故障、变压器故障、母线故障及线路故障时,能满足不同级别的负荷对持续供电的不同要求,满足照明和动力用电的分别计算。
4配变电所
4.1所址选择。配变电所的组成一般包括:高压配电室、电容器室、变压器室、低压配电室、控制室、工具材料室、检修场地、夜班休息室等,具体工程中可按需要组合。在采用不带可燃油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器及非可燃性油电容器时,只要具有不低于规范要求的防护外壳,允许将其设在同一房间内,配变电室的组成将更趋简化。
配变电所应靠近负荷中心,进出线方便,为避免配电线路的迂回应尽量靠近电气竖井和建筑接近电源进线的一侧。高层建筑的配变电所宜设在负荷较集中的地下层或首层,当建筑高度超过100m,也可在高层区的避难层或技术层设置变电所。配置时应考虑吊装、运输方便,不设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。当设于地下层时,不宜设在最底层。如地下仅有一层,应适当抬高地面,避免淹没。当配变电所采用可燃性油的电气设备时,严禁设置在一类高、低层主体建筑内,亦不宜设在首层靠外壁部位或地下室,且不应设在人员密集场所的上、下方,贴邻或出口的两旁,并应采取相应的防火和排油措施。
4.2可燃油浸电力变压器室的耐火等级应为一级。非燃或难燃介质电力变压器室、高压配电室和高压电容器室的耐火等级不应低于二级。低压配电室和低压电容器室的耐火等级不应低于三级。长度大于8m的配电室应设两个出口,并尽量布置在配电室的两端。若两个出口距离超过60m,还应增设出口。门的高、宽尺寸应比最大不可拆卸件的高、宽各加大0.3m。
为便于在电气设备发生事故时值班人员迅速撤至室外,所有变压器室、配电室、电容器室、控制室的门均应向外开启,并装弹簧锁。装有电气设备的相邻房间之间的门应能双向开启或向低压方向开启。配电室、电容器室和各种辅助房间的内墙表面均应抹灰刷白。配电室、变压器室、电容器室的顶棚及变压器室的内墙面应刷白。地面采用高标号水泥抹面压光或用水磨石地面。变压器室、电容器室、配电室、控制室内不应有与其无关的管道、明敷线路通过。为其服务的采埒装置,室内管道亦不应有法兰、螺纹接头和阀门,一般采用钢管焊接。
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