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摘要：随着我国经济的快速发展，各类商业建筑也不断增多，而主要的特征是建筑综合性强及面积大、业态复杂等，这些特征在进行电气设计时应充分考虑，以期设计出合理的电气系统。本文根据工程案例，对商业综合体供电系统的设计进行分析，供同行借鉴参考。
关键词：供电；配电室；负荷等级；消防联动
1、工程概况
某商业建筑工程总建筑面积151786.56平米，建筑高度24.9m。地面共五层，一层是展厅，二至五层是商场，地下一层车库及各种变配电室，整个地下一层为人防区域。
2、设计原则
该商业综合体建筑在确定电气用房和低压供配电系统时遵循了以下的设计原则：(1)变配电室根据不同的功能进行划分。在原则上不同功能的变配电室在原则上不混用。电井上下贯通。本工程的变配电室见参图1所示。
图1 地下一层电气用房的相对位置示意图
①变配电室及电气间在设计时考虑其出线通路，最大程度地避免交叉，不仅要避免与其他供电管线的交叉，还要避免与弱电管线的交叉，更要避免与设备上通风管道与给排水管道的交叉，并尽可能接近负荷中心。
②本工程的供电电源来自市政电源供电，保证一路电源发生故障时，另一路电源能负担全部的一、二级负荷。
3、供配电系统分析设计
3.1电气用房位置的确定
本工程主要的用电负荷为家具卖场和制冷机组，变配电室的选择应该尽量接近负荷中心，并且兼顾业主对商业经营的考虑尽量不要占用卖场的位置，又要靠近外墙方便进线，有效减少线路的长度。综合以上各种因素，确定设置四处变配电室，1#、2#、3#为卖场以及公共用电提供电源，4#专门为制冷机房供电。地上卖场每个防火分区设置一个电气间，公共用电配电箱以及商业电表箱放在电气间内。
3.2负荷等级的确定
根据国家规范的相关规定，该工程应该按一级负荷供电。负荷分级如下：
①一级负荷：用电总容量共计4549.9kW。其中仅消防时负荷容量3129.5kW，平时正常状态时负荷总容量为1420.4kW，平时用电的设备及系统包括：消防用电设备(消防控制室内的设备、消防电梯、喷淋泵、消火栓泵、排烟风机、加压风机、电动防火门等)；变配电室用电；安防电源；弱电电源预留；综合布线机房用电；重要动力(观光电梯、货梯、生活泵、排污泵)；应急照明、公共照明等。
②二级负荷：设备总容量为5102.3kW，主要设备用电：空调负荷(制冷机房和锅炉房设备用电)、扶梯；其中空调负荷容量占4392.3kW。
三级负荷：设备总容量共计5258kW，含以下设备用电：普通动力、车库普通照明、商铺预留负荷、立面照明、中庭电源预留、中水站电源、热水炉用电等。
3.3供电电源
供电电源：本工程共设四处变配电室，其中一处中心变配电室兼做10kV配电室，内设四台1600KVA变压器，为本楼制冷机房和锅炉房设备专用变压器。另外三处分变配电室为其他所有负荷供电，均靠近各自的供电负荷中心，均内设两台1000KVA变压器。
市电电源：本工程为一级负荷供电的主、备用公共电源主进线应分别引自由两路不同10kV电源供电的变压器的低压出线回路，当一路电源故障时，不影响另一路电源的正常工作，满足供配电的要求；
3.4接线方式
10KV电源采用单母线分段方式运行，设母联开关，通过手、自操作联络开关。高压开关采用真空断路器，直流操作系统。低压供配电系统每两台变压器互为备用组成一组0.4/0.23KV的供电系统，主接线采用单母线分段运行的方式，通常两电源同时运行，当一路电源发生故障时，可以通过手动、自动两种方法操作联络开关，要求另一路电源能负担全部一、二级负荷。
本工程低压供配单系统采用放射式与树干式相结合的方式配电。对于单台容量比较大的负荷及重要负荷，如消防负荷、电梯机房用电、弱电机房用电等采用放射式供电。对于三级负荷干线采用先放射式支线采用树干式的方式供电。对于重要的供电设备，为了保障可靠性，均采用双回路供电，并且两路电源同时工作，互为备用，双电源在供电末端自动切换，并设有双电源自投自复装置。对电梯扶梯等动力负荷，从配电室引出专用回路以放射式的方式进行配电。对于商场中的其余各类用电负荷采用干线电缆预分支的方式给各层配电箱供电。
消防设备保护电器过载保护仅作用于报警信号；消防设备的控制回路不得采用变频控制器做控制装置。本工程选用的变压器后的低压主进线开关短路分断电流值为100kA。
3.5功率因素补偿
采用合理的无功补偿方式对系统和设备进行无功补偿。在各个变配电室的的低压侧设置功率因数集中自动补偿装置，变压器的低压侧装设不燃型干式补偿电容器，补偿的结果是使变压器的高压侧的功率因数大于0.9。另外，本工程的低压供配电线路上要求对荧光灯实行就地补偿，要求补偿后的功率因数应该大于0.95。
3.6能源管理系统
本工程采用10/0.4kV变配电计算机监控管理系统 (以下简称系统)。系统主要由电力监控设备与通信设备组成，基于分层分布式结构，利用现场总线的通信方式实现对变配电系统的信息交换和管理。该系统主要功能是实现远程监测、远程控制，值班室设远方监视器，进行电力负荷的管理与控制，全面提高了系统的可靠性和适应性。电能计量：高压侧在每路的10KV进线处设计量总表(由电业部门负责)，计量仪表含通信接口；低压供配电系统均采用高供低计的计量方式计量；出租的商铺根据业主的要求，在分区、楼层的总配电箱设置计量表具进行分表计量；公共部分用电均设表计量。
4、电力系统保护及电气安全
4.1防雷与接地
本工程采用联合接地方式，以建筑物内的基础钢筋作为接地体。预留的40x4镀锌扁钢等电位联结箱与接地体连接的40x4镀锌扁钢等外引连接线与接地装置需可靠焊接。要求测试卡子测得的电阻小于1.0欧姆。各弱电系统应在电气室弱电进线箱内设弱电专用电涌保护器，此电涌保护器的选择安装由弱电承包公司负责。
本工程的低压配电系统采用TN-S的接地形式，接地电阻不应大于1.0欧姆，要求PE线与N线应在变压器接地后严格分开。在强电电源进线柜附近设总等电位联结箱 MEB，各电源总配电箱的 PE端子、建筑物结构钢筋网、接地装置、电梯导轨、配电小间接地干线、进出建筑物的所有金属管道、强弱电进线配管、桥架等均与等电位联结箱内接地母排可靠联结。MEB箱与接地干线重复接地。弱电设备间、各种弱电机房、消防控制中心均设有局部等电位联结箱LEB作为弱电系统接地箱。
4.2应急照明和疏散指示
本工程采用HT6000集中电源集中控制型(智能)消防应急照明和疏散指示灯系统。该系统主要包含以下部分：HT-C系列控制器、HT-D系列集中电源、HT-FP系列应急照明分配电装置及HT-BLJC系列终端消防应急标志灯具、HT-ZFJC系列集中灯具消防应急照明灯具，系统能够实现的功能如下：(1)监测各应急照明回路的运行、故障状态等功能。(2)疏散系统与消防火灾报警系统联动，在接收到火灾报警信息以后，能够自动快速开启消防应急灯，同时可以根据火灾报警信息确认发生火灾的地点，自动生成疏散预案，控制应急标志灯改变方向，并通过独特快速的寻优算法自动生成一条最佳的逃生路径，进而控制应急标志灯改变方向，应急照明灯同步点亮。
应急照明的供电形式有两种：安全，每个防火分区至少设置一个应急照明配电箱，集中供电，灯具内不再需要蓄电池，节能环保；灯具应急工作时间不小于90min。灯具系统均采用四线制，且供电线路与通信线路无极性连接。嵌墙系列应急照明及疏散指示灯具均选择拉丝铝合金材料制作的保护罩的灯具。地埋系列的应急照明和疏散指示采用铝合金压铸灯体、不锈钢钢板、钢化玻璃面板。变配电室、消防控制室、调度中心、网络机房、防排烟机房、消防泵房等火灾时需要继续工作的场所应设置铝合金及亚克力材质的吸顶式应急照明灯具，照度按100%正常照明设计。持续供电时间应该大于180分钟。
4.3火灾自动报警系统
本工程火灾自动报警系统保护等级为一级，采用集中报警系统，消防自动报警系统按两总线环路设计，任一台火灾报警控制器所连接的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备总数和地址总数均不超过3200，其中每一总线回路连结设备的总数不超过200，且应留有不少于额定容量10％的余量。系统采用两环路设计的目的主要是为了保证系统的可靠性，不至于在任一点发生断线时影响系统的报警。总线穿越防火分必须设置短路隔离器。
探测器：一般场所设置感烟探测器，换热站设置感温探测器，设有气体灭火的场所(如变配电室)设置感烟、感温火灾探测器组合；汽车库的防火卷帘门处设感烟探测器与感温探测器组合，其他处设感烟探测器。电缆桥架等处设置电缆专用的缆式感温探测器。
4.4消防联动系统
接到火灾报警器的报警信号以后，消防联动控制器控制所有电梯归于首层，并强制打开排烟阀或排烟口，并启动各防火分区的防烟风机、排烟风机，停止防烟分区的空气调节系统，通过现场模块进行联动控制，强制启动本楼疏散通道的应急照明及疏散指示灯，切除非消防负荷，自动、手动接通本楼的消防广播。也可手动控制排烟风机与消防水泵等的启停，并且可以接收各控制模块的反馈信号。
4.5电气火灾监测系统
该工程采用Acrel-6000电气火灾监控系统，对所有的供电电源和备用电源进行工作状态和故障信息监控，及被监测电源的电压、电流值，准确显示故障点的位置。监控器具有实时打印功能，可记录200000条以上相关故障信息。系统通信协议采用CAN总线，每条回路可靠通信距离2000米，通信线NH-RVS2x1.5mm2+电源线NH-BV2x2.5mm2共管敷设SC20。
主机一般放在消防控制室内，并由专用的不间断电源供电。本工程在每路公共电源总进线处及电表配电柜各出线回路处设防火剩余电流探测器，探测漏电电流、过电流、线路温度等信号，通过报警总线准确报出故障地址、监视故障点的变化；储存各种故障和操作试验信号，信号储存时间不少于 12个月。
5、结束语
商业建筑的电气设计是一项很值得建筑电气设计人员仔细研究和探讨的项目。本项目在电气设计的时候充分考虑了多方面的需求：电气用房配置要深入负荷中心及方便进线，桥架以及管道布置要考虑多方面的约束条件及指标参数的率定。在变配电设计时，除了以安全性、可靠性为前提条件外，同时还结合建筑自身定位及特点，考虑了其运行灵活性，经济性，全寿命周期的费用，而且结合了当地电力部门的具体要求和有关规定。
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论文作者:廖湘
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：负荷论文; 电源论文; 系统论文; 火灾论文; 工程论文; 探测器论文; 配电室论文; 《基层建设》2016年18期论文;