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摘要：該論文對(duì)民用建筑各級(jí)負(fù)荷供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

關(guān)鍵詞：負(fù)荷等級(jí)供電電源應(yīng)急電源主接線形式

l供電電源

在建筑工程設(shè)計(jì)的方案或初步設(shè)計(jì)階段，一般需要按工程(或稱之為用戶、用電單位)的重要性確定其用電負(fù)荷的等級(jí)、供電電源的數(shù)量及是否設(shè)應(yīng)急電源。

根據(jù)<供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-95第2．0．2條、3．0．1條等相關(guān)條文的規(guī)定：“一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電”；“一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源”，也就是說(shuō)特別重要負(fù)荷需要三個(gè)電源供電，一般的作法是在已有兩路高壓市電的情況下，再設(shè)自備電源。

白備電源一般是采用柴油發(fā)電機(jī)組或整流逆變裝置(簡(jiǎn)稱EPS)電源等等。

上述規(guī)范的3．0．3條指出“除一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷外，不應(yīng)按一個(gè)電源系統(tǒng)檢修或故障的同時(shí)另一電源又發(fā)生故障進(jìn)行設(shè)計(jì)”。即對(duì)一級(jí)負(fù)荷而言，兩個(gè)電源(一個(gè)電源故障時(shí)另一個(gè)電源不能同時(shí)損壞)供電就可以了，不必設(shè)第三電源。目前的實(shí)際作法，往往是根據(jù)供電部門的要求，在已有兩路高壓市電的情況下，再設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組，原因是認(rèn)為兩路高壓市電并非兩個(gè)“獨(dú)立”(不能同時(shí)損壞的)電源，提高了一級(jí)負(fù)荷用戶電源的可靠性。

上述規(guī)范第2．0．6條的條文解釋中指出，“對(duì)二級(jí)負(fù)荷，由于其停電造成的損失較大，其包括的范圍也比一級(jí)負(fù)荷廣”。工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)的停電幾率，停電帶來(lái)的損失，電源條件，供電系統(tǒng)各方案所需投資等諸多因素綜合考慮。二級(jí)負(fù)荷設(shè)備的供電有多種可選擇的方案，工程設(shè)計(jì)者應(yīng)盡量選擇安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的方案。“有條件時(shí)采用雙電源供電”。

三級(jí)負(fù)荷雖然對(duì)供電的可靠性要求不高，只需一路電源供電。但在工程設(shè)計(jì)時(shí)，也要盡量使供電系統(tǒng)簡(jiǎn)單，配電級(jí)數(shù)少，易管理維護(hù)。

自備(應(yīng)急)電源的設(shè)計(jì)

2．1自備(應(yīng)急)電源容量的確定

自備(應(yīng)急)電源的容量應(yīng)同時(shí)考慮如下因素：

2．1．1滿足由它提供電源的全部用電設(shè)備的計(jì)算容量；應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的額定容量應(yīng)是額定環(huán)境條件下連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)的標(biāo)定容量，當(dāng)環(huán)境條件不是產(chǎn)品規(guī)定的條件時(shí)，需考慮環(huán)境的影響，并按所需容量留有裕量。

2．1．2滿足由它供電的單臺(tái)容量最大的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求；

實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)步驟如下：在工程設(shè)計(jì)的方案及初步設(shè)計(jì)階段，因?yàn)橛蓱?yīng)急電源供電的設(shè)備臺(tái)數(shù)和容量未確定，應(yīng)急電源所供設(shè)備的計(jì)算容量就不易確定。要滿足上述條件2．1．1，只能根據(jù)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，可按所設(shè)計(jì)的工程的變壓器總安裝容量的10~20%考慮。施工圖設(shè)計(jì)階段，可按上述2．1．1和2．1．2兩個(gè)條件來(lái)校驗(yàn)。要滿足條件2．1．1有兩種情況：其一，如果自備電源是第三電源，可按能滿足本工程中的全部一級(jí)負(fù)荷設(shè)備及一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷設(shè)備的總計(jì)算容量的供電要求設(shè)計(jì)；其二，如果自備電源是第二電深，宜滿足全部一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷計(jì)算容量的要求，見(jiàn)GB50052-95第3．0．6條。

留裕量的方法往往是使柴油發(fā)電機(jī)組的容量不小于所有有關(guān)用電設(shè)備的安裝容量之和(即需要系數(shù)取為1)。這種作法有時(shí)會(huì)使發(fā)電機(jī)組的容量偏大。如果需要盡量減小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，使其容量選擇得更準(zhǔn)確，宜按其負(fù)荷的計(jì)算容量確定。要滿足條件2．1．2：即滿足最大容量的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求，也有兩種情況：分別是按電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)和按電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)來(lái)考慮。

因?yàn)橐话闱闆r下確定柴油發(fā)電機(jī)的容量時(shí)，不容易做到很精確，為滿足條件2．1．2可以用估算的方法：當(dāng)電動(dòng)機(jī)為全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，所需柴油發(fā)電機(jī)組容量一般為電動(dòng)機(jī)容量的7～10倍；如果電動(dòng)機(jī)采用星三角或白耦變壓器降壓起動(dòng)，則所需發(fā)電機(jī)的容量為電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)所需容量的三分之一左右，此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組容量可為最大單臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量的3-''''4倍。如果電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)裝置，柴油發(fā)電機(jī)的容量可略小于電動(dòng)機(jī)容量的3倍。如果還想減小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，就必須根據(jù)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁方式等多方面的性能因素確定。

如果自備電源采用EPS，則應(yīng)按EPS生產(chǎn)廠家的要求設(shè)計(jì)。

2．2應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的確定：

2．2．1由于柴油發(fā)電機(jī)組是第二電源或第三電源，就不必為它再設(shè)“備用”，也就是說(shuō)一個(gè)工程可以只設(shè)一臺(tái)。如果容量過(guò)大，可以設(shè)兩臺(tái)，這兩臺(tái)可并聯(lián)運(yùn)行，并考慮可互為備用。但必須注意

嚴(yán)禁將自備電源與市電并網(wǎng)，以免在市電網(wǎng)故障時(shí)同時(shí)拖垮柴油發(fā)電機(jī)組。

2．2．2柴油發(fā)電機(jī)組的單臺(tái)容量不宜大于1000kW。

2．2．3一般情況下在一個(gè)變電所內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)不宜多于兩臺(tái)，見(jiàn)JGJ／T16-92第6．1．2．1條。即在一個(gè)變電所內(nèi)的總?cè)萘恳话悴怀^(guò)2000kW。當(dāng)工程規(guī)模特別大，變壓器總安裝容量在15000kVA以上，且柴油發(fā)電機(jī)總?cè)萘勘仨毘^(guò)2000kW時(shí)，變電所也就不止一處(否則低壓供電半徑會(huì)很大，變壓器未深入負(fù)荷中心)，則柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置可隨變電所的增多而增多，可不止一處，仍可做到一處不多于兩臺(tái)，每臺(tái)不大于1000kW，使柴油發(fā)電機(jī)組的供電范圍和供電半徑適當(dāng)。

3根據(jù)用戶和用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)．確定變電所內(nèi)高、低壓配電系統(tǒng)主結(jié)線形式

3．1高壓供電系統(tǒng)的形式有很多種，今舉例如下：

3．1．1僅一路高壓電源供電，適用于三級(jí)負(fù)荷見(jiàn)圖1；

3．1-2或者當(dāng)整個(gè)工程內(nèi)僅有二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷，

無(wú)一級(jí)及特別重要負(fù)荷時(shí)，為滿足二級(jí)負(fù)荷設(shè)備的供電要求，也可只采用一路高壓供電。或者采用一路高壓，并設(shè)自備柴油發(fā)電機(jī)組的方案見(jiàn)圖2。而有條件采用兩路高壓供電時(shí)，高壓供電系統(tǒng)可采用一用一備自動(dòng)互投到一段高壓母線上的結(jié)線形式見(jiàn)圖3。此方案高壓柜臺(tái)數(shù)少，占房間面積小，也能滿足二、三級(jí)負(fù)荷的供電可靠性要求。

3．1．3對(duì)一級(jí)負(fù)荷設(shè)備供電，一般采用兩路高壓電源單母線分段系統(tǒng)，兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，分列同時(shí)運(yùn)行，互為備用的形式見(jiàn)圖4。

當(dāng)兩段母線中的任意一段母線上的變壓器均可供該工程的全部一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，兩段高壓母線間也可不設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)見(jiàn)圖5。此方案也適用于僅有二、三級(jí)負(fù)荷的大容量用戶。

3．1．4為特別重要負(fù)荷供電，需要三個(gè)電源，可采用兩路高壓市電加自備電源，也可采用三路高壓電源，采用三路高壓電源的高壓主結(jié)線有多種形式，可采用兩用一備的形式見(jiàn)圖6。也可采用三段母線分列同時(shí)運(yùn)行，互為備用的形式。

3．1．5特殊情況下，特別重要用戶采用四路高壓電源供電，例如國(guó)家大劇院等工程。

3．2低壓配電系統(tǒng)也可以典型化，以兩路高壓電源、兩臺(tái)變壓器為例，對(duì)一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷供電，采用單母線分段，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，手動(dòng)或自動(dòng)投入。一級(jí)負(fù)荷由兩段母線分別引出回路到末端互投，見(jiàn)圖4。值得注意的是為一級(jí)負(fù)荷供電的兩個(gè)電源回路，必須是由兩路高壓市電供電的兩臺(tái)變壓器的低壓側(cè)分別引來(lái)，或由一路市電一路自備電源見(jiàn)圖7，有些設(shè)計(jì)者常常忽略這一點(diǎn)，誤將末端互投的兩個(gè)回路引自同一個(gè)電源，有的是從同一臺(tái)變壓器的同一段低壓母線上引出，有的甚至從同一個(gè)低壓配電箱引出，這樣不能滿足一級(jí)負(fù)荷的供電可靠性要求，這個(gè)問(wèn)題需特別注意。

特別重要負(fù)荷設(shè)備，要有三個(gè)電源供電，即兩路市電(由接在不同高壓電源上的兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)分別引來(lái))再加自備電源。一般作法是在變電所內(nèi)設(shè)三段(或四段)低壓母線，第三段母線即專用的應(yīng)急母線，它由兩路市電和自備柴油發(fā)電機(jī)組或EPS電源供電。當(dāng)動(dòng)力與照明分開(kāi)計(jì)費(fèi)時(shí)。再單設(shè)一段動(dòng)力母線，則成為四段低壓母線，見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)，引到特別重要負(fù)荷設(shè)備處(末端互投)的電源仍然是兩個(gè)，一個(gè)引自應(yīng)急母線，一個(gè)引自有兩路高壓保證的市電。也可在特別重要負(fù)荷設(shè)備處再設(shè)UPS電源。

3．3對(duì)“供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范"GB50052-95第2．0．2條的理解與執(zhí)行：

此條規(guī)定：“一級(jí)負(fù)荷由兩個(gè)電源供電”，兩個(gè)“電源不應(yīng)同時(shí)損壞”一般作法是雙電源末端互投。在有些情況下，例如特別重要的體育比賽照明或特別重要公共場(chǎng)所的照明被列為一級(jí)負(fù)荷時(shí)，兩個(gè)電源可各帶一半負(fù)荷。

另外，在此條中還規(guī)定：“嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接人應(yīng)急供電系統(tǒng)”。在<民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范>JGJ／T16-92(以下簡(jiǎn)稱“民規(guī)”)第3．1．9．2條中也有同樣的規(guī)定。這一規(guī)定是為了提高特別重要負(fù)荷設(shè)備的供電可靠性，減小第三電源需要的容量。筆者認(rèn)為，這個(gè)“應(yīng)急供電系統(tǒng)”是否可以理解為設(shè)在特別重要負(fù)荷附近的，為它供電的UPS等“應(yīng)急供電系統(tǒng)”。不應(yīng)將設(shè)在變電所內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)組及其應(yīng)急母線納入“嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入”的“應(yīng)急供電系統(tǒng)”之列。這樣，自備柴油發(fā)電機(jī)組在滿足特別重要負(fù)荷供電可靠性的前提下，再將一級(jí)負(fù)荷接在變電所內(nèi)的應(yīng)急母線上，并不會(huì)對(duì)特別重要負(fù)荷的供電有大的影響，且提高了一級(jí)負(fù)荷的供電可靠性。這種做法是結(jié)合民用建筑供電系統(tǒng)的實(shí)際情況和民用建筑中用電設(shè)備的特點(diǎn)，在不違背規(guī)范的本意的前提下，可充分發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)組的作用。但必須做到將一級(jí)負(fù)荷和特別重要負(fù)荷分開(kāi)回路供電。

在“全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施”第5頁(yè)中指出“不同級(jí)別的負(fù)荷，不應(yīng)共用供電回路，為一級(jí)負(fù)荷供電的回路中，不應(yīng)接人其他級(jí)別的負(fù)荷”；同時(shí)還指出“為特別重要負(fù)荷設(shè)備供電的回路中，嚴(yán)禁接入其他級(jí)別的負(fù)荷”。這樣規(guī)定，在滿足特別重要負(fù)荷供電可靠性的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證了一級(jí)負(fù)荷的供電。但必須特別注意：當(dāng)某個(gè)回路出現(xiàn)故障時(shí)，它們的保護(hù)設(shè)備必須有選擇的斷開(kāi)故障回路，保證不相互影響，尤其是不能影響特別重要負(fù)荷的供電。