商业建筑供配电设计探讨

陈勇

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 重庆 400042）

商业建筑供配电设计探讨

陈勇

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 重庆 400042）

商业区建筑供配电设计在建筑电气设计中有着重要地位，一定程度上决定着商业区的经济发展命脉，商业区建筑供配电设计要将资源的有效利用和商业发展的效率完美结合，本文主要从商业区建筑供配电设计应用的层面进行探讨。

商业区；建筑；供配电

1 引言

现代商业区一般都是综合性的消费场所，想要保证这个巨大的商业机器能够正常运转，供配电是整个商业运转必不可少的基础设施。所以在充分利用资源的前提下，商业区建筑供配电设计要在提高商业效率上下足功夫，本文主要从电气负荷、供电方式、开闭所和变电所位置、应急电源、变配电室设计、PLC在建筑智能化中的应用和节能设计，这七大方面对现代商业区建筑供配电设计进行浅析。

2 商业区建筑供配电设计的应用方面

2.1 电气负荷

所谓用电负荷，就是电能用户的用电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和。根据对用电可靠性要求的不同，用电负荷分等级为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。具体用电负荷的数值，是参照各个单体建筑的使用性质和专业上与此关联的资料提供的相关数据来进行统计的。

按照国家有关规定，一级负荷供电包括为：超市、商场用于经营管理的计算机系统；超商场、营业厅的备用照明用电；值班照明；走廊照明；客梯用电；电子信息设备机房用电；安防系统用电；生活水泵；排污泵；消防设备（包括消防电梯、安全出口照明、消防泵、疏散指示照明、防排烟风机），其中超市及商场用于经营管理的计算机系统为一级负荷中的特别重要负荷。二级负荷供电包括为：空调用电和自动扶梯。其余为三级负荷供电。在统计用电负荷时，建成后的停车场一般不包括在用电负荷的计算范围之内。

2.2 供电方式

供配电系统由多个单体建筑组成，供电范围较大，且各建筑单体间关系比较复杂，建筑功能繁多，设计时要注意合理安排各建筑内地下室车库和电气竖井的供电路径。动力与照明配电线路尽量分开设置，供电方式采用放射式与树干式相结合。高压采用两路电源供电，10kV主接线采用单母线或单母线分段运行方式，不设置联络开关，低压侧采用单母线分段方式，设进线开关与母线联络开关采用电气加机械联锁形式。商业经营用计算机除采用专用双电源供电外，另加UPS应急电源供电，以确保供电的可靠性。变电所专用同路供电供广播机房、安保中心、消控中心及消防等重要负荷采用，双电源末端切换方式。经济型酒店则在其内部设置配电间，经二次分配后引出配电干线。大型的空调设备配电采用专用同路送至机房内的配电室，经分配后放射式引至各机组及泵组控制柜。大型超市由其自行负责的独立变电所直接供电（如图1）。

2.3 变电所和开闭所位置

总的变电所和开闭所一般设置在公共设施区域内，经过分配再引至相应的区域变电所。设计时一般宜将住宅部分和商业公建部分的变电所分开设置，根据各单体建筑供电距离和性质来设置变电所。由电业局负责住宅部分变电所运行管理，物业负责商业公建部分的变电所运行管理。根据建筑工程实际所包含的用电负荷等级，设置与之匹配的供电电源，而且最好从不同的变电所供电，因等级不同而设置的供电电源，提供不同的电力质量和保障。最后根据负荷分布确定供电范围、变电所位置及变压器的容量。

图1 应急电源接线示例

2.4 应急电源

应急电源设计时，一般均设置柴油发电机房，其内设置带自动启动装置的柴油发电机组。当市电突然停电时，柴油发电机组能自动启动运行，并能保证在15s内向建筑内应急照明设施、消防设备等重要负荷提供第二电源保障。当恢复市电后，柴油发电机组所带负荷自动转接到市电电源，柴油发电机组自动停止运行。应急照明除柴油发电机提供第二电源外，还需在灯具内自带蓄电池作第三电源保障，当市电断电后，发电机运行前，应急灯具依靠蓄电池提供电源转化间隙的供电保障，满足应急照明转换时间的要求。

2.5 变配电室

变配电室的具体位置设计，要充分考虑节能减排和实际业主管理的要求，将变配电室安置在用电负荷较为集中的地方。大型商业建筑面积较大，结构形式多样，功能复杂，电气负荷分散，其复杂性不利于统一管理，所以需要根据建筑特点设置垂直和水平相结合的供电路径。为了保证末端设备供电路径的可靠性，需要尽可能的在不同区域的负荷中心设置强弱电竖井，这样既能给施工和日常维护工作带来便利，同时也能将线路上的损耗大大降低，给供电质量提供有力的保障。

根据施工现场的建筑环境和实际情况来选择合理的接线方式，在设置时要注意地下室和各建筑内的电气竖井的对应关系，否则容易造成地面上的建筑内电气竖井布置不合理，因此需要供配电设计人员与相关专业间多沟通交流，增强其他相关专业知识。

各变配电室的配电及计量最好独立分开，变压器之间是互为备用的。在正常运行时，多路电源应同时供电。中压断路器一般采用真空断路器，设置是直流操作。变配电室内在每两个变压器的低压侧母线间设置联络开关。当其中任何一个路线需检修或发生供电故障时，能闭合母联开关，保证供电的连续性。动力负荷和照明负荷一般分别由各自专用的变压器来进行供电，这样使管理方面和维护方面都能更便捷。

在工程变压器安装容量的配电系统中，每个变配电室需均设高压计量，母联处设置速断保护和过流保护；进线处设置延时速断保护、过流保护和零序保护；出线处设置速断保护、过流保护、变压器设高温报警、超高温跳闸保护、和零序保护。配电系统采用低压集中自动补偿方式，每台变压器低压侧分别设电容补偿柜进线无功自动补偿，补偿后功率因数不小于0.9。电容器组采用自动循环投切方式，避免因电容器组使用率不均衡而影响电容器的使用寿命。工程内采用树干式配电与放射式两种方式相结合的混合配电方式。在一些大型设备用房如水泵房、冷冻机房等处，优先采用放射式供电方式，由变配电室经电气竖井直接输送到用电点，对于应急负荷、重要负荷、消防负荷的配电均采用双电源供电，并能达到自动切换。

2.6 PLC在建筑智能化中的应用

PLC即为可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。成本比较低、维修比较方便、编程比较简单、占地面积小、可靠性比较高是PLC的主要几大特点。近年来，以PLC作为核心管理和核心控制器件的建筑智能化技术被广泛运用。

PLC在建筑智能化中应用具有几大优势：①硬件电路安装和维护简单：PLC具有模块式的外观，统一化的技术接口，使得硬件安装和硬件维护简单便捷。②程序语言简单易学：计算机编程对于很多负责建筑智能化技术系统开发的工程师们很陌生，而PLC编程语言具有标准性的图形化程序编程语言，这样操作和系统调试都更简单。③控制电路简单可靠：PLC运用程序语言的逻辑运算，使得操作系统简化，代替了传统的运用大量开关、交流接触器、继电器等控制器件的自动控制方式。此外，PLC采用的I/O输入/输出系统不同于一般电路，在电路上不与PLC内部电路组成闭合同路，完全将微机主电路与信号输入电路、功率输出电路隔开，使得PLC在有效采集现场数据后，再经由程序处理后直接控制强电操作系统成为可能。④能够与变频器结合，以达到节能的目的。常规的电气控制系统都是通过反复开关机器来实现控制的，在此种模式下，由于电机启动的电流非常大，当电机满负荷运行时能源的浪费极大。而PLC能够根据现场的实际情沉采集温度等相关信息，并通过变频器控制变频电机运行，减少电机的频繁开关和启动满负载运行，从而达到高效节能的目的。

图2 PLC组成框图

2.7 节能设计

商业区建筑的节能是指建筑内能源消耗与合理利用之间的平衡关系。关于供配电系统的节能设计，是由现场直接数字控制器（DDC）系统与通信接口进而建筑物智能化管理系统连接，实现全局性的管理的管控，以便及时掌握建筑能耗的发展变化趋势。节能措施的一个手段是选用节能型设备，通过智能化系统进行控制，既能实现原有传统建筑的节能，更重要的是通过智能化系统中各种先进的管理理念来实现优化控。通过智能化系统对应急发电设备进行监控，在故障出现时能及时报警，确保在临时断电、火灾等事故发生时提供可靠供电。智能化系统的中央站能够监控，随时发现并处理事故，减少停电时间为了减轻人员的工作劳动强度，为了更好的利用数据监控，对供电系统、变电系统、电力负荷、配电系统等进行远距离测量，各种遥测数据、开关检修、合分闸操作及系统事故均能够实现存盘保存、打印。通过遥测能够记录高峰与低谷用电，合理调配负荷，有效节约电能，实现优化运行，从而有效的达到能源管理。

3 结束语

总而言之，商业区建筑供配电设计在建筑电气设计中有着重要地位，其设计水平决定着商业区的经济发展效果。本文对于商业区建筑供配电设计的相关问题进行了分析，从电气负荷、供电方式、开闭所和变电所位置、应急电源、变配电室设计、PLC在建筑智能化中的应用和节能设计入手提出了相关思路，以期更好地提高商业区建筑供配电设计水平，促进城市商业区的发展。

[1]蒋邓洪.现代商业区建筑供配电设计和研究[J].机电信息，2011（15）.

[2]郭春晓.住宅供配电工程建设与维护的探讨[J].武汉电力职业技术学院学报，2007（01）.

[3]罗万金.民用建筑变配电所设计探讨[J].机电信息，2010（18）.

[4]浦廷民.某数据中心电气设计[J].建筑电气，2011（06）.

[5]谢燕林.浅谈民用建筑工程低压配电系统无功补偿[J].科技与企业，2011（06）.

TU85

A

1004-7344（2016）11-0073-02

2016-4-5