金域名都智能小区供配电系统设计Word文档格式.docx
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一、绪论
1.1选题背景及意义
智能小区诞生于上世纪九十年代,它是随着智能建筑的发展而发展壮大的，
随着时代的快速发展与科技的不断进步,建筑定会对供配电提出更高与更新的要求。
当前,由于供配电系统的不断完善和提高,它在智能建筑发展之中己发挥了越来越重要的作用，所以，在供配电系统的设计中,必须始终坚持以人为本的理念，以人身安全为出发点,以安全、高效、科学作为设计的基本原则,进而切实保障建筑供配电设计的安全可靠。
本文以金域名都小区这个实际工程为例,采用标准化、程序化的设计手段,以期可以合理地设计出一个满足人们需要、运作稳定的智能化小区。
1.2建筑电气技术的发展现状及趋势
建筑电气技术的发展与建筑技术、电气科技的发展同步的,随着技术的提升，建筑电气中的应用设备也更加先进，建筑电气在自身的发展过程中，逐步采用电子技术、控制技术与通信技术等。
例如，在小区的供配电系统中，每个开关柜中采用的智能断路器，重点在于其中的微处理器，此类微处理器用以监控整个线路的运行状况，整个小区内的智能断路器连接到小区的计算机网络之中,形成小区控制中心对整个小区供配电系统进行统一管理,实时监控、统一调控等综合管理作用。
建筑电气的设计是电气工程师的责任,它未来的发展必将牵涉到更多的专业与部门,涉及更先进的技术。
其发展趋势如图1-1所示。
图1-1建筑电气发展趋势图
1.3金域名都小区工程概况
高能金域名都“首座”位于繁华的北京路与洪都大道交叉处，北临体育公园，西邻省图书馆，东面为城市活水体系——玉带河。
项目周边配套设施齐备、环境优美、交通便利，项目所在的青山湖区已成为观景、休闲、运动为一体的场所，洪都大道被定位为集购物与休闲为一体的商业街、风光带。
小区整体突出“现代、闲适、文化、优雅”的品质。
其中地下车库1层,停车1100辆,内设柴油发电机房,弱电机房、消防控制室、风机房、消防水泵房、生活水泵房,自行车库以及及配电间等设备用房。
每号楼约25层,占地面积105000平米，总建筑面积约为360000平米,1栋楼层局部为物管,每栋均为每单元2部电梯,每号楼户数约为300户。
容积率为1.6,绿地率约为40%,整个小区环境优美、规划合理、生活便利。
金域名都智能小区街区平面图如图1-1所示。
图1-1金域名都智能小区街区平面图
1.4设计的主要内容
本文关于金域名都智能小区的建筑供配电设计主要从10/0.4kV供配电系统、火灾自动报警与消防联动系统、综合防雷系统这三个方面进行设计的。
1.4.110/0.4kV供配电系统设计
首先对负荷进行计算与分级,为金域名都小区的供配电系统设计打下基础；
接着对变压器的选型与数量进行选择,设计出金域名都小区的总配电方案,依据实际负荷状况设计出变压器低压侧合理的电气主接线形式,设计了金域名都小区配电自动化的功能,通过采用经济合理的智能设备让金域名都小区的供配电系统可以自动化运作。
1.4.2火灾自动报警与消防联动系统设计
提出了智能化小区设置该系统的重要性,对整个金域名都小区的防火风区进行了规划,并设计了EF-ACS系统,以解决金域名都小区的电气火灾问题。
设计了运用控制中心的集中报警和联动系统,选用TC3000系列设备,在前端设置一个合理的探测器以探测火灾信号,并与控制中心进行联动,当发生火灾时,联动控制器可以遥控前端灭火设备进行灭火,利用其智能化的优势，最大限度地降低损失。
1.4.3综合防雷系统设计
首先对金域名都小区的建筑物防雷形势展开整体分析,计算出小区住宅楼落雷的概率,进而确定建筑物与电子信息系统的防雷等级要求,金域名都小区的建筑防雷为2级,电子信息系统的防雷等级为C级。
二、10/0.4KV变配电系统设计
2.1负荷计算
在工程设计中,导线与电气设备的选用是依据发热条件以计算负荷的，假如计算负荷容量确定的过大或者过大,都会导致投资与有色金属的浪费,而变压器负荷率较低运作时,也会导致长期低效率运作。
所以,正确确定计算负荷意义重大。
负荷计算的方式多种多样，本设计采取的是最为普遍的需要系数法，此方法较为简便，特别适用于金域名都智能小区低压配电网络的负荷计算。
单相设备计算公式为:
Pjs=KxPs
式中Ps代表设备组总设备容量（kW）;
Kx代表设备需要系数;
Pjs代表有功计算功率;
对于金域名都智能小区的各个住户而言,现代家用电器繁多,对照明设备、家居电器都有了越来越高的要求。
各户的用电容量应能够跟上时代的发展,且应有一定的裕量。
每户计算容量公式如下:
Pjs1=Kx3Kj3∑Pe3+Kx2Kj2∑Pe2+Kx1Kj1∑Pe1
式中Kx3，Kx2，Kx1代表3,2,1类常用家电的需要系数，通常取0.5-0.6；
Kj3，Kj2，Kj1代表3,2,1类家电的普及率，通常取1.0-2.0，0.25-0.4,0.05-0.15。
2.2短路电流的计算
短路是供配电系统中常见的故障之一，也是一种非常严重的故障。
在供配电系统中,容易发生的短路类型有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，本设计的研究以单相短路为主。
图2-1单相短路
金域名都小区供配电系统中发生单相短路的可能性极大,约占70%~80%,甚至更高。
小接地电流系统的单相短路电流最小，单相短路电流主要用于单相短路保护的整定与单相短路热稳定度的校验。
低压系统单相短路形式有很多,包括相线与中性线之间短路、相线与PE线或PEN线之间短路、中性点直接接地系统中相线与大地之间的短路。
单相短路电流可采取下式计算:
式中:
Ik
（1）-单相短路电流（KA）;
UC-单相短路回路的计算电压（V）;
Z∑-单相短路回路的总计算阻抗（mΩ）;
Zk+、Zk-Zk0为短路回路的正、负、零序阻抗（mΩ）;
Rk+、Rk-Rk0为短路回路的正、负、零序电阻（mΩ）;
Xk+、Xk-Xk0为短路回路的正、负、零序电抗（mΩ）;
UN为系统标称电压（V）;
UW为系统标称相电压（V）。
2.3变压器的选择
金域名都建筑用电负荷大,大多数变压器常年接入电网运行,变压器的长期累计损耗非常大。
所以,认真地而合理地选择变压器是供配电设计中的关键所在。
通过上节的计算负荷可以得出,本组团的住宅楼照明负荷表2-1。
表2-1组团计算电流
以上数据并不能直接按照装见容量进行变压器的选择,还要考虑到同时系数Kx,这个系数是代表这些设备的同时利用状况,户数越多,则Kx越小。
照明用电变压器的负荷分配及变压器容量的选择如表2-2。
表2-2A组团照明变压器参数
以上部分为住户照明用电,本组团中的7栋住宅楼的生活用电由1#、2#箱变进行供电,变压器的负荷率在0.7-0.8之间,符合变压器的经济运行,因此选择630kVA的变压器是合理的。
2.4配电系统的设计
金域名都小区的特点是住宅楼较多,供电面积较大,楼层较高,负荷点的分布较为规律,另外考虑到本小区为较为高档小区,因此采取目前常用的箱式变电站来进行小区变电。
小区供电可靠性要求很高,釆取单母分段的供电形式，可将低压母线分成两部分,一部分为该小区的应急照明用电,另一部分为该小区的消防动力用电。
同时利用柴油发电机作为备用电源在低压母线上进行必要时的自动启动，如图2-2所示。
图2-2低压电气主接线图
这样设计供配电网络,增强了在各种可能发生的如火灾、水灾等特殊情况下的断电、通电操作的灵活性和快速性,以减小损失和缩小灾区范围等。
在正常运行情况下的局部检修和设备维护时,也尽可能缩小停电范围,具有运行安全简便和灵活的优越效果。
2.510KV变配电系统继电保护的设计
继电保护装置就是用来对供配电系统中的一次系统进行测量、监视、控制以及保护的装置,为了对l0kV配电系统进行继电保护,本小区采用了PDM-850E-T系列的综合微机保护装置实现对l0kV供配电系统的保护。
结合本小区的特点,l0kV线路的保护设置了三相定时限过流保护、电流速断保护以及零序保护。
电源的进线采用真空断路器实现三相定时限过电流保护以及电流速断保护。
2.6备用电源的设计
大部分一级供电负荷的供电建筑,为达到供电可靠性的标准,通常都要求有两个独立的供电电源,当有非常重要的用电负荷时,为确保供电的可靠性,应设有独立于上述两个电源的自备电源做第三个电源为其供电。
要明确哪些负荷是柴油发电机组需要供配的，并计算柴油发电机的容量（功率）,依据以上资料，本设计中应选用580kW的柴油发电机。
2.7小区配电自动化的设计
当前通过配电网的改造,很多城市电网实现了配电的自动化,提升了电力系统的运营能力。
但对于小区配电自动化的设计还比较稀少,随着小区的智能水平逐步提升,配电是否实现自动化是一个极为重要的参考指标,配电自动化可以提高小区的智能化水平,降低能耗,为居民提供一个安全可靠的用电环境。
金域名都小区建筑布置较为规整,依小区中心人工湖环绕建设,因此可在小区中心处设置一个开关站,采用环网供电,合理设置9台箱式变电站,其中630kVA6台,800kVA3台，依据变压器深入负荷中心的原则,各个配电室用l0kV电缆依次连接,形成一个单环网供电系统，变压器和l0kV电缆线路组成单环网供电系统，小区环网供电示意图如图2-3。
图2-3小区环网供电示意图
金域名都小区电力系统结构较为简单,可以采用两层结构形式的综合自动化结构,由通信层与现场保护测控层构成，其结构图如2-4。
图2-4供配电自动化结构图
三、消防系统的设计
消防设计是供配电设计中的重要环节，它一直以来就是设计人员倍加重视的内容，做好小区建筑供配电设计中的消防设计，能够有效预防火灾，能够有效地维护人们的生命财产安全，维护社会和经济持续稳定发展。
3.1供电控制的设计
供电控制的设计主要指的是非消防供电与消防供电控制两个方面，非消防供电控制设计的目的在于避免火灾沿电气线路不断蔓延,加剧火灾，最终演变成电气灾害，所以,必须在确认火灾之后,在消防中心与配电室采用手动或自动的方法切断全部的与消防不相关的电源。
针对消防供电控制设计的问题，采取的主要措施有：
第一，对一类建筑依据一级负荷的标准进行供电,而对二类建筑必须依据二级负荷的标准进行供电；
第二，消防控制室、消防水泵、防排烟风机以及消防电梯等的两路电源必须在末端设置自动切换功能；
第三，在运用自备发电设备进行供电时,一类建筑应当设计为自动启动电源,且启动速度应尽快,二类建筑则可以进行手动启动；
第四，对主电源保护开关的设计,不可采用漏电保护开关,以避免造成系统断电,导致消防设施不能正常运作；
第五，对于消防通信设备的电源应当采用UPS装置以供电,以避免突然断电而导致装置不能够正常运作。
3.2线路敷设的设计
线路敷设的设计也是消防设计中的一大难点，如果设计的不合理，容易诱发火灾。
在一类建筑的照明、自控以及电力等线路应当采用阻燃式的电缆与电信,对于排烟风机、消防电梯、消防水泵等重要的消防设备的供电回路设计,必须采用耐火型电缆或其他防火设施以符合耐火设计的标准，对于二类建筑内的消防用电设备,应当采用阻燃式的电缆与电线。
针对线路敷设设计的问题，采取的具体措施有：
第一，火灾自动报警系统的传输线路必须选择阻燃型的硬质塑料管或封闭式的线槽，对布线进行保护；
第二，消防控制、警报线路以及通信采用暗线敷设时,必须选择阻燃式的塑料管或金属管以发挥保护作用，在采用明线敷设时,必须选择金属线槽或金属管以保护,另外需设置防火设施；
第三，火灾自动报警系统中的电缆竖井,必须和照明、电力采用的低压电缆井以及配电线路分别进行设计,若必须合用,两种电缆也应当分设于竖井的两旁；
第四，对于火灾探测器的传输线路,必须选择不同颜色的电缆或绝缘导线,以便于识别；
第五，火灾自动报警系统中的传输网络必须与其他系统中的传输网络分开进行使用。
3.3双末端自切设计
依据相关规定,消防用电设备之电源必须为专用,而且为双电末端自切，但在现实的工程中尤其是楼层面积较大,功能较齐全的,消防用电设施一般是数量较多,分布较广,单机容量较小，如果在消防用电设施中就地设置双电源自切配电箱,并且由二路专线供电,那么易导致变电所出线仓位短缺,配电通道拥挤,难以达到规范标准。
为达到规范标准,上述双电源自切配电箱设计得必须相对集中,在消防用电设施中就地设置按钮盒接触器与热继电器都设于配电箱中,或者在就地设置磁力起动器配电箱中设计一个断路系统，双电源自切配电箱的供电半径应当保持在30米以内。
对该类配电箱应当运用链式供电方式,即因变电所引来一组双电源带数台双电源自切配电箱,其链接的双电源自切配电箱保持在3台以内,总容量保持在50KW以内，这种设计方式,不但降低了变电所及配电通道的压力,又达到了规范标准。
3.4消防保护设计
3.4.1自动灭火设计
自动喷淋灭火系统作为智能小区建筑消防电气系统中的一个重要组成部分,它因灭火成功率较高、经济方便以及安全使用率高的优点,已成为目前智能小区建筑施工中的重要安全保障措施，依据其喷头开闭的情况大致分为开式自动灭火与闭式自动灭火两种。
在小区建筑消防系统之中,一般使用的是闭式自动灭火，针对自动喷淋灭火系统的设计问题，主要措施有以下几方面的要点:
第一，在较宽阔的走廊或室内,喷头一般可成行排列,灯具、音响等设备与喷头的距离必须保证＞30cm,喷头的位置和其他的设备可排成一条直线,以增强吊顶的视觉效果；
第二，在标准情况下,若风管上方的空间＞80cm时,应当在风管的上方与下方都安装上喷与下喷，若风管宽度较大,那么可选择金属软管来连接喷头,或安装上墙型喷头；
第三，若需减少喷头的数量,则应先通过审核,关于中危消防警戒,喷头之间的距离不应过大,墙与喷头之间的距离应＜1.8m；
第四，对于泄水阀门的设计,必须设计在便于人工操作或水流排放的区域,一般设置在小区公寓公用卫生间内,并注意泄水的管道必须将其引到距离排水口高大致30cm的地方。
3.4.2排烟与防烟设计
排烟系统中的排烟方式主要利用机型排烟的方式与自然排烟的方式两种,将烟气排放至建筑物之外，防烟系统则是通过机型加压送风的方式或自然通风的方式,避免烟气进入疏散管道等区域。
针对排烟与防烟系统的设计问题,可采取的措施有：
在电动防火阀处设计一个控制模块,并经火灾报警系统后打开排烟口的电动防火阀或防烟分区中的加压送风口,同时关闭空调送风系统；
在联动控制台同排烟与防烟风机控制箱间可设计联动控制线,以利于联动控制台能手动或自动控制排烟风机与防烟风机的停止及启动。
四、综合防雷的设计
4.1现代防雷设计的新重点
随着智能小区及智能建筑的不断发展,传统的防雷技术已经远远不能满足建筑本身对雷电的防护要求。
现代防雷设计不但要考虑到建筑物自身的雷击防护,更应注重建筑物内部人身安全及防雷电波的侵入。
传统的防雷设计仅仅是防止直击雷对建筑体进行机械的破坏,现代重点则是注重雷电电磁感应的作用；
传统的防雷技术仅是一个孤立的系统,只有避雷针、引下线、接地网组成,现代的则更是注重防雷设计的系统性，以其达到最大限度的减小雷击的损害；
传统的接地是否合格是通过检查接地电阻值以判定,现代则注重了等电位连接，可以更有效地防止雷电反应的危害。
4.2工程防雷总体方案
现代防雷设计应将其作为一个系统的工程，不仅要对住宅楼本身进行防护,而且要重视防感应雷的危害，本设计在传统防雷设计的基础上,设计出了一套更为完善的防雷解决方案,其结构如图4-1所示。
图4-1综合防雷设计框图
4.3外部防雷设计
外部防雷用来方直击雷,它由三部分构成,包括引下线、接闪器、接地网,本设计本着技术先进、安全可靠、经济合理的原则,对这几个项目进行了简要设计。
为了确保防雷效果,应在楼顶设置避雷带。
采用多根引下线,使扩充了雷电流的泄放通道,加速雷电流的分流,这样也可以降低电磁场的集中程度。
为符合标准,本项目建筑利用结构基础钢筋作为接地极,另沿建筑物基础周边敷设一圈一40*4热镀锌扁钢作为总等电位连接之用,必须埋深在室外地坪1.0m以下。
4.4内部防雷设计
内部防雷是目前形式下防雷的新重点,主要是防止雷电波侵入以及防电磁脉冲,智能建筑中有数量众多的弱电系统及电子设备,这些装置较为灵敏,它们大都工作在低电压、小电流状态下,过流能力弱,电磁兼容的能力差。
在雷电环境中的易损性很高,必须进行系统的设计才能达到理想的防雷效果。
4.5建筑物内部电子信息系统的综合防雷设计
在雷击的时候,暂态雷电流通过一定的路径进行传播,同时所经过的路径上会发生暂态电位的升高,那么在该路径和周围的金属物体间就会形成一个暂态电位差。
过电压能够直接损害电于设备,也能产生电磁场干扰弱电线路及电于设备的正常工作。
为了消除这种危害,要对建筑物内部的各种金属构件进行电气连接,让它们任何时候电位都相等,这样发生雷击时,就不会在它们之间形成电位差。
图4-2就是木栋楼的均压示意图,由图可得,跨接室内外的各种金属管道例如水管、煤气管、信号与电源等的金属护套等都要进行有效的电气连接,通过这些措施,当雷电暂态过电压入侵到建筑物内时,使得弱电线路或电于设备的表面不会产生大的暂态电位差。
图4-2建筑物内均压措施示意图
五、结论
我国是一个能源稀缺之国，但能源浪费现象十分严重,节能降耗已成为我国经济持续发展的一项基本国策。
因此，在小区的供配电系统的设计中要坚持节能降耗的原则，无论是供配电设备、变压器系统，还是电动机动力系统、照明系统或者其他用电设备，只要建筑电气技术工作者建立和健全技能理念，通过科学的管理，精心设计，以人为本，认真考虑，反复比较设计方案，探索出一条在确保其安全性和可靠性运行的前提下，既符合各种技术指标又能满足各种功能需求并且切合实际、行之有效的节能之道，相信节约电能不是难事。
建筑电气节能设计的空间还很大,智能化的设计不能脱离当地的经济水平而一味追求先进性,电气人员要提高认识,将节能技术用到智能小区建筑电气照明设计中,精心思考,反复斟酌,从而真正达到提高照明效率,节约能源,为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
参考文献
[1]邱红梅,胥兴举.浅谈影响建筑工程质量的若干建筑电气问題[J].民营科技.2010（03）.
[2]梁子剑.建筑消防电气设计中应注意的几个问题[C].重庆市电机工程学会2021年学术会议论文集.2010（8）：
67-68.
[3]肖峰.论建筑电气火灾的预防和工程检测技术的运用[C].安全责任重在落实—第四届吉林安全生产论坛论文集.2011（9）：
23-24.
[4]马利辉.浅谈建筑电气设计中的节能技术应用[J].黑龙江科技信息,2011（08）.
[5]唐继军.建筑电气设计的节能方法初探[J].中国新技术新产品,2010（16）.
[6]尤士刚.某超高层建筑电气设计实例[J].智能建筑电气技术,2012（06）.
[7]朱上滨.浅谈建筑供电系统三相短路电流的计算[J].中国科技博览,2010,30期.
[8]李鹏,李莉,李玉海.电力主设备继电保护存在的问题及对策[J],电力自动化设备,2010,30（11）.
[9]朱上滨.浅谈建筑供电系统三相短路电流的计算[J].中国科技博览,2010,30期.
[10]冯卿.西安气象局办公楼电气设计研究[D].西安:
长安大学硕士学位论文,2011.
[12]李祥超,姜翠宏,赵学余.防雷工程设计与实践[M].北京:
气象出版社,2010.
[13]李文升,重要用户10kV保护整定计算探讨,电力系统保护与控制,2009,37（9）:
97-99.
[14]孙景钌,李永丽,李盛伟,金强,含分布式电源配电网保护方案,电力系统自动化,2009,33
（1）:
81-84.
[15]张栋,傅正财,赵刚,孙伟,陈坚,低压配电系统中浪涌保护器配合机理,电工技
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