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某高层建筑电气方案设计实例

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：李红阳

[导读] 摘要：随着经济的发展,现代高层建筑发展了许多强大的功能,同时对电气设计也提出了更高的要求，高层建筑配电系统设计的质量保证却是非常重要而复杂的一个问题，本文结合实际工程，简述了现代高层建筑配电系统设计方案的主要内容以及需要注意的问题。

        悉地（北京）国际建筑设计顾问有限公司北京 100020
        摘要：随着经济的发展,现代高层建筑发展了许多强大的功能,同时对电气设计也提出了更高的要求，高层建筑配电系统设计的质量保证却是非常重要而复杂的一个问题，本文结合实际工程，简述了现代高层建筑配电系统设计方案的主要内容以及需要注意的问题。
        关键词：建筑电气；强电系统；设计策略
        引言
        1、项目概况：
        项目地处北京市朝阳区，总用地面积7289.19平方米，总建筑面积36817.54平方米，总计容建筑面积21867平方米，地下建筑面积为14950.54平方米，建筑高度为52米。项目由商业、办公及地下车库组成，地下车库4层。其中地下四层局部为人防，人防总面积2366.02 平方米。
        2、10kV高压变配电系统
        2.1 负荷等级
        本项目为一类高层民用建筑。
        一级负荷：消防用电设备，值班照明、警卫照明、障碍照明用电、主要业务和计算机系统用电、保安监控系统、电子信息设备机房用电、客梯用电、排水泵、生活水泵用电等。
        二级负荷：主要通道及楼梯间照明用电
        三级负荷：其他为三级负荷
        2.2 供电电源
        2.2.1 市政电源
        由市政引来双路独立10kV高压电源，由本地块南侧引来。经室外直埋引至地下一层高压分界室夹层进入分界室，在经管井引至地下三层，经线槽进入变电所夹层。高压分界室由电力部门设计。
        2.3 10kV/0.4 kV变配电室的设置
        2.3.1 变配电室的设置
        根据本项目业态、功能分区以及深入负荷中心的原则，各10kV/0.4 kV变配电室设置如下：
        变配电室：根据当地电力部门要求，设置变配电室，变配电室设置在地下二层，设有夹层，梁下净高不小于4米，且设备运输门要求与车道联通。
        本项目在住宅东南侧首层处设置分界室一处，本次预留房间，具体由电力设计院设计。
        2.3.2 负荷估算指标
        本项目面积为36817.54平方米，初步估算变电室变压器总安装容量为3200kVA。
        3、10kV配电系统
        3.1 高压配电系统
        高压分界室由当地电力部门设计，本次仅预留房间。
        专用变电所10kV采用单母线分段。平时两路10kV电源同时供电，各带50%负荷。2路电源间设有母联开关，当一路电源失电时，此开关手动/自动切换，另一路电源可独立承担全部负荷。2路主进电源开关和母联开关设置电气和机械（钥匙）连锁，在任何情况下保证开关只有两台开关投入。
        3.2 变压器
        本工程10/0.4kV变压器采用干式、节能型变压器，接线方式选用D/Y11型
        3.3 继电保护
        高压继电保护按下述原则进行：
        10kV高压继电保护将采用综合继电保护单元
        高压馈线、母联开关采用过流和速断电流保护
        高压开关站保护的设置最终以当地电路部门要求为准
        变压器设二级温度保护。一级作用于超温报警，并启动强迫风冷风机，二级作用于超温动作跳闸。
        3.4 电费计量方式
        供电部门计量：专用变电所采用在2路高压进线电源侧设总表计量方式，在高压电源进线处分别设计量柜，装置有功、无功和峰谷表、遥测付费表。公用变电所末端表箱按户计量。
        内部核算计量：专用变电室低压配电屏主进开关处设置计量表，计量变压器传输的电量。
        3.5 功率因数补偿
        无功负荷集中在变电室低压侧补偿。采用自动补偿方式，补偿容量约为变压器容量30%，补偿后功率因数≥0.9，满足当地供电部门要求。

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        4、0.4kV低压配电系统
        4.1 低压配电系统接线形式
        低压母线采用单母线分段，中间母联联接的运行方式。来自不同高压母线的变压器分组运行，按两台组成一组，平时两台变压器分列运行，同时供电，各带一段母线运行，母联断路器断开；当一路电源或一台变压器因故障停运时，母联开关自动或手动闭合，由另一台变压器带全部一二级负荷。当事故消除后，母联经延时后手动或自动断开，退出运行的主进开关再投入，两端母线恢复正常运行。两台变压器主进开关与母联开关设机械电气连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。
        4.2 低压继电保护
        低压配电屏开关采用空气开关和塑壳断路器，其继电保护采用开关自带内置电子式脱扣器。脱扣电流可调，动作时间可调。
        低压主进开关采用长延时和短延时电流保护和低电压保护（低电压保护继电器当需要时间继电器配合时可选用外置式）。
        低压母联开关采用长延时和短延时电流保护。
        低压馈线开关采用长延时和速断电流保护。
        此外，低压馈线开关还需加配漏电报警和漏电保护的机电保护设施。
        部分回路设（分励或失压）脱扣器（瞬时或延时0.5s），这些回路既可以在自动互投或应急发电机供电时，断掉部分符合，防止变压器过载，又可以火灾时，断掉相关负荷电源。
        4.3 低压配电方式
        低压配电系统采用放射式或树干式供电，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电；对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式；
        消防负荷及重要负荷如：消防设备、一级负荷设备等，采用双电源末端自动切换，以保证供电的可靠性。
        办公楼租户供电采用双母线槽供电方式，双母线槽互为备用，电源取自不同变压器。
        4.4 供电电缆、电线、母干线的材质，敷设方式
        消防配电系统干线采用氧化镁矿物绝缘电缆BTTZ；消防配电系统支线采用低烟无卤耐火电缆WDZAN-YJY；一般照明机动力用电采用低烟无卤电缆WDZA-YJY；大容量的用电回路采用封闭母线供电；电线采用低烟无卤阻燃电线WDZ-BYJ
        5、防雷及接地安全系统
        5.1 防雷系统
        根据《建筑防雷设计规范》本建筑防雷等级为二类。建筑物的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入，并设总等电位联结。
        接闪器：屋面做10*10或8*12网格，女儿墙采用明装接闪带，上人屋面安装避雷带。所有突出屋面的金属物均与避雷带相连。
        引线线：利用建筑物外墙住进做防雷引下线。
        防侧击雷：为防侧击雷，45m以上，于每层圈梁处设置4*40镀锌扁钢组成均压环并与防雷引下线相连，建筑物外墙壁上的金属栏杆、金属门窗以及玻璃幕墙之金属支撑均与均压环连接。
        接地极：利用建筑物之基础结构桩基内主筋作为主接地体
        接地系统：本工程防雷接地、变压器中性点接地、电气设备保护接地、弱电系统接地共用统一接地极，要求接地电阻不大于0.5Ω，实测不满足时。增设人工接地极。
        从变电所至强电竖井内的桥架上敷设一根40*4mm热镀锌扁钢，将变电室接地与强电竖井内接地相连，电缆桥架及其支架全长应不少于两处与接地干线连接。弱电竖井内的接地线其下端应与接地网可靠连接。所有强弱电井内均垂直敷设一条，水平敷设一圈40*4mm热镀锌扁钢，水平与垂直接地扁钢可靠焊接。
        5.2过电压的保护
        为防雷电波侵入及雷电波感应和系统操作引起的过电压，由室外引入建筑物的电力线路、信号线路、控制线路、信息线路等在其入口处的配电前端箱等引入处装设SPD（第一级），并就近与进出建筑物的各种金属管道等进行总等电位连接，可靠接地。
        在每台变压器低压侧装一组SPD（第一级）当SPD的安装位置距离变压器沿线路长度不大于10m时，可装在低压主进开关负载侧的母线上，SPD支线上应设短路保护，其主进开关之间应由选择性。
        重要设备（重要的计算机、BAS设备、主要的通信备、UPS电源、火灾报警装置、电梯集中控制装置等）供电的末端配电箱的母线的各相上，应装设SPD（第二级），其设备自带箱应由厂家提供第三季SPD有配给室外风机、泛光照明等的配电箱加SPD
        参考文献：
        [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部GB51348-2019民用建筑电气设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社
        [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50016-2014（2018年版）建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2018.