智能楼宇供配电系统

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1、天津电子信息职业技术学院网络供配电施工与管理实训题 目 智能楼宇供配电系统姓 名：系另I：网络系专 业：计算机控制技术班 级：指导教师：时间安排：2012年6月4日 至2012年6月15日目录引言2摘要2一、典型楼宇供配电系统31负荷分布及变压器的配置32. 供电系统的主结线33. 低压配电方式5二、 供配电系统监测-6 -三、应急电源系统61. 自备发电机组容量的选择62. 自备发电机组的机组选择7学习心得 8参考文献9摘要本文详细介绍了楼宇自动化系统组成中智能楼宇供配电系统的基本功能、基 本原理、系统构成，一切用电的部门，如果没有自备发电机，差不多都是由电力 系统供电的。由发电厂、电力网（

2、输电、变电、配电）和用户组成的统一整体称 为电力系统。其目的是把发电厂的电力供给用户使用。因此，电力系统又常称 为输配电系统或供配电系统。关键词：智能楼宇供配电系统基本功能原理构成配电系统引言智能楼宇的核心是5A系统，智能楼宇就是通过综合布线系统将此5个系统 进行有机的综合，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，使建筑 物具有了安全、便利、高效、节能的特点。智能楼宇是一个边沿性交叉性的学科， 涉及计算机技术、自动控制、通讯技术、建筑技术等，并且有越来越多的新技术 在智能楼宇中应用。通过楼宇自控系统（这里指通常所说的小BA系统或狭义BA系统，采用先 进的计算机控制技术，以丰富灵活的控制

3、、管理软件和节能程序，使建筑物机电 或建筑群内的设备有条不紊、综合协调、科学地运行，从而达到有效地保证建筑 物内有舒适的工作环境、实现节能、节省维护管理工作量和运行费用的目的。楼宇自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、 安全防范等子系统。本文重点对智能供配电系统进行相关介绍。一、典型楼宇供配电系统中大型楼宇的供电电压一般采用10kV,有时也可采用35kV。为了保证供电 可靠性，应至少有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。 两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，必要时还需 装设应急备用发电机组。1 负荷分布及变压器的配置高层建筑的用

4、电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等类。对于全空调 的各种商业性楼宇，空调负荷属于大宗用电，约占40%50%。冷热源设备一般 放在大楼的地下室、首层或下部。动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机等设备。 普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，在超高层建筑中，由于电 梯负荷和水泵容量的增大，动力负荷的比重将会明显的增加。动力负荷中的水泵 等亦大部分放在下部，因此，就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部， 因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。但是，在40层以上的高层建筑中，电梯设备较多，此类负荷大部分集中于大楼 的顶部。竖向中段层数较多，通常设有分区电梯和中间泵站。在这种情况下，

5、宜 将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围 大约为1520层。如日本的新信心大厦共60层，变压器配置在地下4层和地面40 层;纽约的帝国大厦共102层，变压器配置在地下2层、地面41层及84层。为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于1000kVA。由于变压器 深入负荷中心而进入楼内，从防火要求考虑，不应采用一般的油浸式变压器和油 断路器等在事故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器和真空断路 TO 方器。负荷中心是供配电设计中一个重要的概念。变电所应尽量设在负荷中心，以 便于配电，节省导线，也有利于施工。负荷中心实际上是一种最佳配电点，它需 要按

6、所要达到的优化目标及不同的计算条件而列出的目标函数来确定。事实上， 负荷的大小不是恒定不变的，因此负荷中心常会变动。在设计时也往往由于各种 实际因素而不能将配电点布置在计算而得的负荷中心上。只有在负荷比较平稳的 部门，才可将变电所设在负荷中心或大负荷的近旁。2 供电系统的主结线电力的输送与分配，必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成一定的供 电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。智能化建筑由于功能上 的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图 4-1所示。、，市电1、，市电2、丿市电1、，市电2主供备用10炒母线101W母线母线联络开关1 1a为两路高

7、压电源，正常时一用一备，工作事故停电时, 另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器 柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证 100%的负荷用叫当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接 线方式常用在犬楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中。图4-1b为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络开关对故障回 路供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感器柜，变电所的面积也就要增 大。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当 大楼的安装容量大，变压器台数多时，尤其适宜采用这种方案，因为它能保证

8、较 高的供电可靠性。我国目前常用的主结线方案为双电源接入，如图4-2所示101W母线卜的建筑，可采用高供低备的主结线方案,400VO对于规模较小10kV/变压如图4-10kV/400V变压器380/220V 母线3 低压配电方式低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配出干线一般是指从变电所低 压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。用电负荷分组配电系 统是指负荷的分组组合系统。智能化建筑由于负荷的种类较多，低压配电系统的 组织是否得当，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类。放射式配电是一独立负 荷或一集中负荷均由一单独的配电线路供电

9、，它一般用在下列低压配电场所： 供电可靠性高的场所；单台设备容量较大的场所；容量比较集中的地方。对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组，一是供电可靠性要求高, 二是单台机组容量较大，因此考虑以放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大 厦，有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。树干式配电系统是一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次连接到某 一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少，系统灵活性 好，但干线故障时影响范围大，一般适用于用电设备比较均匀，容量不大，又无 特殊要求的场合，如图4 -4所示低压配电屏低压配电屏低压配电屏a)b)c):、供配电系统监测供配电系统是智

10、能大楼的命脉，因此电力设备的监控和管理是至关重要的。 由监控系统对供配电设备的运行状况进行监测，并对各参量进行测量，如电流、 电压、频率、有功功率、功率因数、用电量、开关动作状态、变压器的油温等等, 如图4 5所示电流 互感器610kV电流检测A 至DDC管理中心根据测量所得的数据进行统计、分析，以查找供电异常情况、预告 维护保养，并进行用电负荷控制及自动计费管理。电网的供电状况随时受到监视， 一旦发生电网全部断电的情况，控制系统作出相应的停电控制措施，应急发电机 将自动投入，确保消防、安保、电梯及各通道应急照明的用电，而类似空调、洗 衣房等非必要用电负荷可暂时不与供电。同样，复电时控制系统也

11、将有相应的复 电控制措施。供配电系统监测有如下内容：各自动开关、断路器状态监测;三相电压、 电流检测;有功、无功功率及功率因数检测;电网频率、谐波检测；变压器 温度检测及故障状态报警;用电量（kwh ）检测。三、应急电源系统1自备发电机组容量的选择自备发电机组容量的选择，目前尚无统一的计算机公式，因此在实际工作中 所采用的方法也各不相同。有的简单地按照变压器容量的百分比确定，例如用变 压器容量的10%20%确定，有的根据消防容量相加，也有的根据业主的意愿确定。 自备发电机的容量选得太大，会造成一次投资的浪费，选得太小，事故时一则满 足不了使用的要求，二则大功率电动机起动困难。如何确定自备发电机

12、的容量呢? 应按自备发电机的计算负荷选择，同时用大功率电动机的起动来检验。在计算自备发电机容量时，可将智能建筑用电负荷分为三类：第一类保安型负荷，即保证大楼人身安全及大楼内智能化设备安全，可靠运 行的负荷，有消防水泵、消防电梯、防排烟设备、应急照明及大楼设备的管理计 算机监控系统设备、通信系统设备、从事业务用的计算机及相关设备等。第二类保障型负荷，即保障大楼运行的基本设备负荷，也是大楼运行的基本 条件，主要有工作区域的照明、部分电梯、通道照明等。第三类一般负荷，除上述负荷外的负荷，例如舒适用的空调、水泵及其他一 般照明、电力设备等。计算自备发电机容量时，第一类负荷必须考虑在内，第二类负荷是否考

13、虑， 应视城市电网情况及大楼的功能而定，若城市电网很稳定，能保证两路独立的电 源供电，且大楼的功能要求不太高，则第二类负荷可以不计算在内。虽然城市电 网稳定，能保证两路独立的电源供电，但大楼的功能要求很高或级别相当高，那 么应将第二类负荷计算在内，或部分计算在内。例如:银行、证券大楼的营业大 厅的照明，主要职能部门房间的照明等。若将保安型负荷和部分保障型负荷相叠加，来选择发电机容量，其数据往往 偏大。因为在城市电网停电时，大楼并未发生火灾时，消防负荷设备不起动，那 么自备发电机起动只需提供给保障型负荷供电即可。而发生火灾时，保障型负荷 中只有计算机及相关设备仍供电外，工作区域照明不需供电，只需

14、保证消防设备 的用电。因此要考虑两者不同时使用，择其大者作为发电机组的设备容量。在初 步设计时自备发电机容量可以取变压器总装机容量的10%20%左右。2自备发电机组的机组选择1）启动装置由于这里讨论的自备发电机组均为应急所用，因此首先要选有 自启动装置的机组，一旦城市电网中断，应在15s内起动且供电。机组在市电停 后延时3s后开始启动发电机，启动时间约l0s（总计不大于15s，若第一次启动失 败，第二次再启动，共有三次自启动功能，总计不大于30s），发电机输出主开关 合闸供电。当市电恢复后，机组延时215min（可调）不卸载运行，5min后，主开关自动 跳闸，机组再空载冷却运行约1 Omin后自动停车。如图4-6所示，为机组运行流程图。市电消失 I市电恢复市电111111111丨启启动11111111丨丨丨停车1.1-I1111L-11.-I-li3s 10e11 :5min11lOmin1111111111生开关自动断闸111”:BOO发电机2）外形尺寸机组的外形尺寸要小，结构要紧凑，重量要轻，辅助设备也要 尽量减小，以缩小机房的面积和层高。3）自启动方式 自起动方式尽量用电起动，起动电压为直流24V,若用压缩空 气起动时，要一套压缩空气装置，比较麻烦，尽量避免采用。4）冷却方式 在有足够的进风、排风通道情况下，尽量采用闭式水循