高層民用建筑供電系統(tǒng)的設(shè)計

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[摘要]根據(jù)高層民用建筑特點對其供電系統(tǒng)設(shè)計的主要方面進行闡述

　　[關(guān)鍵詞]配電室接地裝置配電系統(tǒng)保護總等電位聯(lián)結(jié)

　　隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，土地資源越來越珍貴，因此，高層民用建筑也就發(fā)展迅猛。而一個好的高層建筑，必須有一個完善的、安全的、可靠的供電系統(tǒng)作保證。

　　1.高層民用建筑配電室的選擇

　　參考GB5003－94《10kv及以下變電所設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，高層民用建筑的總配電室或總配電箱間宜選在地下層或一層，這樣進，出線方便，且便于運行維護。

　　低壓配電室內(nèi)布置的配電屏，其屏前屏后的通道最小寬度應按GB50053－94規(guī)定設(shè)計，并考慮相關(guān)的問題，如配電室的高度、耐火等級，以及門向外開設(shè)，房間長度超過7m的應設(shè)兩個出口等問題。

　　2.高層建筑配電系統(tǒng)接地裝置的設(shè)定

　　由于高層建筑的鋼筋混凝土基礎(chǔ)較深、較牢固，為節(jié)約投資，要充分利用這一自然接地體。設(shè)計時

　?。?）根據(jù)公式

　　RE=0.2ρV1/3

　　ρ_土壤電阻率（Ω。m）

　　V_鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體積（m3）

　　算出自然接地體的電阻

　?。?）根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求確定允許的接地電阻值

　　1kv以下系統(tǒng)：

　　與總?cè)萘吭?00KV.A以上的發(fā)電機或變壓器相聯(lián)RE≤4Ω；

　　與總?cè)萘吭?00KVA及以下的發(fā)電機或變壓器相聯(lián)的接地裝置RE≤10Ω。

　?。?）比較自然接地電阻與規(guī)范要求允許的接地電阻

　　a、若RE（nat）≤RE

　　且滿足熱穩(wěn)定度，即鋼接地線的最小允許截面（m2）滿足：Amin=Ik①tk1/2 /70

　　Ik①_單相接地短路電流（A）

　　tk_短路電流持續(xù)時間（S）

　　則不用再裝設(shè)人工接地電阻

　　b、若RE（nat）自然接地電阻不滿足

　　則必須按下面的公式補充人工接地電阻

　　RE（man）=RE?nat　。RE/?RE?nat?。璕E　

　　在設(shè)計高層建筑配電系統(tǒng)接地裝置時，應注意與其防雷擊的接地裝置有一定的安全距離，應按GB50057－94規(guī)定實施。

　　3.配電系統(tǒng)的選定

　　（1）高層建筑的負荷分級

　　一級負荷：消防用電設(shè)備，應急照明，消防電梯

　　二級負荷：客用電梯，供水系統(tǒng)，公用照明

　　三級負荷：居民用電等其它

　?。?）配電系統(tǒng)

　　因為高層建筑存在著一級或二級負荷，因此高層建筑配電系統(tǒng)的供電電源應有兩個獨立的回路供電或采用一條回路電源和備用電源（發(fā)電機）供電。

　　配電電壓采用220/380V.配電系統(tǒng)根據(jù)負荷大小用單相（共三線：L線，N線，PE線）220V配電或三相（五線：即L1 L2 L3線，N線，PE線）配電。

　　高層住宅的垂直干線宜采用電力電纜，分支電纜或母線槽配電、干線應在電氣豎井內(nèi)敷設(shè)，而電纜截面應按發(fā)熱條件選（即：使其允許載流量不小于通過相線的計算電流），再校驗電壓損和機械度。

　　高層住宅中只有一級和二級負荷才用雙電源供電，設(shè)計系統(tǒng)時應注意。

　　每個住宅單元應設(shè)宅配電總箱、樓層電表箱和住戶配電箱，樓層電表箱與住戶配電箱應分開設(shè)置。公用走廊、樓梯間照明負荷應單獨設(shè)公用電表計量。住宅電能計量系統(tǒng)應采用總線式集中抄表或自動抄表系統(tǒng)，以便物業(yè)管理。

　　住戶配電箱應設(shè)照明回路和一般電源插座回路、廚房插座回路、衛(wèi)生間插座回路、空調(diào)插座回路。除照明回路導線截面選擇外，其余回路導線截面選擇參照前面所述的電纜截面選擇。

　　照明回路對電壓要求較高。按GB50034－92規(guī)定，燈的端電壓一般不應高于其額定電壓的105％，也不宜低于其額定電壓的95％。因此照明回路導線截面選擇應按下式：

　　A=?∑M＋∑αM′　/CΔUal％

　　∑M——為計算線段及其后面各段（指具有與計算線段相同導線根數(shù)的線段）的功率矩（M=PL）之和

　　∑αM′——為由計算線段供電而導線根數(shù)與計算線段不同的所有分支線的功率矩（M′=PL）之和，這些功率矩應分別乘以對應的功率矩換算系數(shù)后再相加

　　α——為功率矩換算系數(shù)（如下表）

　　ΔUal％′——為從計算線段的首端起至整個線路末端上的允許電壓降對線路額定電壓的百分值

　　C——為計算系數(shù)。

　　計算時，應從靠近電源的第一段干線開始，依次往后計算各線段的導線截面。計算出截面后，應選取相近而偏大的標準截面。而每段導線截面均應按機械強度和發(fā)熱條件進行校驗。

　　住宅配電線路應設(shè)短路保護、過負荷保護、接地保護以及漏電保護。為了防止電源電壓波動對家用電器的影響，宜在住戶配電箱內(nèi)裝設(shè)浪涌抑制保護裝置，住宅室內(nèi)配線宜用PVC管暗敷。

　　4.高層建筑的保護接地系統(tǒng)、等電位聯(lián)結(jié)、接地保護的設(shè)定

　?。?）高層建筑若是城市公用變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護接地形式應采用TT接地系統(tǒng)，且設(shè)專用保護線。若是住宅小區(qū)或單位內(nèi)變壓器供電，低壓配電系統(tǒng)保護接地形式應采用TN－S形式。

　?。?）等電位聯(lián)結(jié)是使電氣裝置各外露可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的一種電氣聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)的作用，在于降低接觸電壓，以保障人員安全。

　　按GB50054－95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，采用接地故障保護時，在建筑物內(nèi)應作總等電位聯(lián)結(jié)。而當電氣裝置或其某一部分的接地故障保護不能滿足規(guī)定要求時，尚應在局部范圍內(nèi)做局部等電位聯(lián)結(jié)。因此高層建筑住宅中的浴室、衛(wèi)生間、廚房等應做局部等電位聯(lián)結(jié)。

　　（3）接地保護

　　a.TN－S系統(tǒng)中接地保護：對己有總等電位聯(lián)結(jié)的措施；

　　若配電線路只供給固定式用電設(shè)備的末端線路，接地故障保護動作時間不宜大于5s，即top（E）≤5s

　　若供電給手握式和移動式電氣設(shè)備的末端線路，則

　　top（E）≤0.4s

　　而系統(tǒng)配電線路接地故障保護的動作電流Iop（E）應滿足：

　　Iop（E）≤Uφ|Z∑φ|

　　Uφ_系統(tǒng)相電壓

　　|Z∑φ|_接地故障回路總阻抗模

　　接地保護可由過流保護或零序電流保護來實現(xiàn)，如達不到保護要求時，則應采用漏電電流保護。

　　b.TT系統(tǒng)中的接地保護

　　己采用總等電位聯(lián)結(jié)措施的，其接地保護滿足下式：

　　Iop（E）RE≤50v

　　其中：Iop（E）_接地故障保護動作電流

　　RE_電氣設(shè)備外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻

　　當采用過流保護時，反時限特性過流保護電器Iop（E）應保證5s內(nèi)切斷接地故障回路；而當采用瞬時動作特性過流保護時，Iop（E）應保證瞬時切斷接地故障回路。

　　若過流保護達不到上述要求時，則采取漏電電流保護。