建筑供电主要是解决建筑物内用电设备的电源问题。包括变配电所的设置,线路计算,设备选择等。
供电电源及电压的选择
供电设计:包括供电电源的电压、来源、距离和可靠程度,如今供电系统和远景发展情况;用电负荷的性质、总设备容量和计算负荷;变配电所的数量、容量、位置和主接线;无功功率的补偿容量和补偿前后的功率因数;备用容量和备用电源供电的方式;继电保护的配置、整定和计量仪表的配置。
为了保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源。具体数量应视当地电网条件而定。两路独立电源运行方式,原则上是两路同时使用,互为备用。此外,还必须装设应急柴油发电机组,并要求在15s内走道恢复供电,保证应急照明、消防设备、电脑电源等用电。国内高层建筑大都采用10kV等级,对用电量大而且有条件的,建议采用35kV深入负荷中心供电。
电力负荷的计算
电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否,对合理选择设备、安全可靠与经济运行,均起着决定性的作用。负荷计算的基本方法有:利用系数法、单位负荷法等,详见第7章。
短路电流计算
计算各种故障情况,以确定各类开关电器的整定值、延时时间。
高压接线
好的设计能够产生巨大的效益,这是工程师设计的主要目的。如何因地制宜,保证高低压接线的安全、合理、经济、方便,是我们的一个重要课题。
现代高层建筑一般要求采用两路独立电源同时供电,高压采用单母线分段、自动切换、互为备用。母线分段数目,应与电源进线回路数相适应。只有供电电源为一主一备时,才考虑采用单母线不分段的型式。若出线回路较多时,通常考虑分段。电源进线方式多采用电缆埋地或架空引入。
高压配电系统及低压干线配电方式常采用放射式,楼层配电则为混合式。现代高层建筑的竖井多采用插接母线槽。水平干线因走线困难,多采用动力与竖井母线通过插接箱连接。每层楼竖井设层配电小间,经过插接箱从竖井母线取得电源。当层数较多或负荷巨大时,可按楼层分区供电或将变压器分散布置,但要进行经济分析。
低压配电线路设计
首先确定进户线的方位,然后确定各区域总配电箱、分箱的位置,根据线路允许电压降等因素确定干线的走向,管材型号和规格,导线截面等,绘制平面图。
低压配电系统的各级开关,一般采用低压断路器。设计时注意选择性,保护等级不宜超过三级。重要负荷要求两路供电、末端切换,如消防电梯,要求在电梯机房设置切换装置、互为备用。配电设计包括配电系统的接线、主要设备选择、导线及敷设方式的选择、低压系统接地方式选择等。
电气设备选择
现代建筑要求电气设备防火、防潮、防爆、防污染、节能及小型化。电气设备有的需要引进。设备引进是一项技术性、政策性很强的工作,对国际市场的产品动态及发展趋势都应有一定了解,具备必要的国际贸易常识。
电气设备的选择是涉及多种因素,首先要考虑并坚持的是产品性能质量。电气产品的选用必须符合国家有关规范。其次才是经济性,要根据业主功能要求、经济情况做出选择。随着人们环境保护意识的日益增加,选择环保产品、节能产品也是新的时尚,这就不仅仅是钱的问题了。
电气工程师所要选择的产品包含在每个设计子项之中,主要有电源设备、高低压开关柜、电力变压器、电缆电线、母线槽、开关电器、照明灯具、电讯产品、消防安防产品、楼宇自控产品等。
继电控制与保护
没有十全十美的系统,没有100%可靠的设备,对于各种突发的意外情况,对关键点进行保护,是电力系统工程师的职责之一。
电力管理
功率因数要求补偿到0.9~0.95,可采用集中补偿或分散补偿方式。为降低变压器容量,集中补偿装置通常采用干式移相电容器,设置在低压配电柜一起。
“管理出效益”已经成为商品经济时代的共识,对电力系统进行卓有成效的管理往往能够在现有的物质条件基础上,产生出令人惊讶的潜能。有关电力管理的讨论见本书第13章。
变配电所设计
根据建筑特点,确定变电所设计是建筑供电的重点,其设计的内容主要有:变配电所的负荷计算;无功功率补偿计算;变配电室的位置选择;确定电力变压器的台数和额定容量的计算;选择主接线方案;开关容量的选择和短路电流的计算;二次回路方案的确定和继电保护的选择与整定;防雷保护及接地装置的设计;变配电所内的照明设计;编制供电设计说明书;编写电气设备和材料清单;绘制配电室供电平面图;二次回路图及其他施工图。
电梯
电梯按使用功能分类有:高级客梯、普通客梯、观景梯、服务梯、消防梯、货梯、自动扶梯等;按速度划分有:低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯;按电流分为直流和交流梯。设计人员的任务是确定电梯台数和决定电梯功能。电梯的配置和选型,往往是建筑师根据建筑需要作出决定,电气设计人员与建筑师共同研究确定。为缩短候梯时间、提高运输能力,采用高速电梯、分区控制和电脑群控已经是常见的。