智能建筑电气供配电系统的负荷设计

智能建筑电气供配电系统的负荷设计

张帆

身份证号：130604198709151222

摘要：智能建筑存在节点多、面积大、设备类型复杂等特征，对电气供配电系统负荷稳定性、安全性具有较高要求，做好供配电系统负荷优化，是设计工作的重点内容。

关键词：智能建筑；电气供配电系统；负荷；设计；优化

1虚拟智能建筑工程项目介绍

某住宅小区属一类高层建筑，规划建设用地为62304m2，总建筑面积为215970.10m2，建筑内容主要包括29层商住楼2栋、28层住宅楼3栋、27层住宅楼4栋、18层住宅楼2栋、24层办公楼1栋，共计12栋，均设有2层地下室。高层建筑设计为剪力墙结构，设计年限为50年，抗震设防烈度为6度。文章主要研究该项目智能化控制系统下的电气供配电系统设计及负荷优化方案，在确保设计规范和安全要求前提下，为具体设计工作提供参考。

2智能建筑电气供配电系统的负荷设计

2.1负荷等级

依据《民用建筑设计规范》（ZBBZH/GJ18）和相关工程建设要求，该项目电气供配电系统负荷等级如表1所示。

2.2 负荷计算

负荷计算采用需要系数法进行，计算公式分别包括有功功率、无功功率、视在功率和电流等。住宅部分负荷指标参照项目所在省份的新建住宅配套供电设施建设标准，在分别计算配套供电基本容量、有功功率、无功功率后，确定住宅公用变压器为6台容量为800kVA的干式变压器；住宅专变用电为1台容量为1250kV的干式变压器。为满足重要负荷容量，设计柴油发电机组参数为连续输出功率为600kW，最大输出功率为660kW。为确保供配电系统负荷稳定，分别从电力照明、弱电、火灾和消防、防雷接地等方面进行负荷优化，更好地满足建筑智能化运行要求。

3智能建筑电气供配电系统的负荷优化

3.1电力照明控制系统的优化

该工程项目中，电源来自于变压器或发电机，配电方式采用树干式和放射式相结合的方式。照明设计是根据环境特征和照度值要求，合理确定照明方式，选择合适的光源，并对各个负荷组成进行优化，以满足供配电系统安全稳定运行要求。照明系统设计内容包括一般照明和应急照明，应急照明系统电源主要来自于市电10kV电源，在停电后使用柴油发电机供电。变配电所、消防水泵站、消防控制室、电信机房等场所应急照明依照正常照度设计；疏散楼梯间、防烟楼梯间、疏散通道及地下车库等公共场所应急照明照度不低于5lx，并兼做部分情形下一般照明。应急照明灯具设EPS作为过渡，主要安装于墙面或吊顶内，并确保间距等参数满足规范要求。照明系统用电负荷计算主要依据为《建筑照明设计标准》（GB50034—2013），主要照具为LED（发光二极管）灯具，灯具的光效等级满足《室内照明用LED产品能效限定值及能效等级》（GB30255—2019）。

以1#楼为例，根据供配电系统运行要求，依据三相线路和单相线路电流计算公式，设计住户配电箱系统图、消防电梯配电箱系统图、其他配电箱系统图等。主要设计内容需严格参照照度要求，确定起居室、卧室、餐厅、厨房、卫生间、商业网点、商业、地下车库、消防监控中心、电信机房、变压器室、高低压配电室、水泵房、风机房等各个子项的照明功率密度、平均照度等，并确定各自参考平面。在设计应急照明和疏散指示系统时，要在遵循危险情形下人能够以最快速度逃离，确保居民的生命和财产安全。智能建筑应急照明和疏散指示系统设计应当遵循《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB51309—2018）要求，确保电力系统发生故障时，还能够保持正常照明，具备如下方面功能：（1）各个控制器、集中电源及终端系统实时监测；（2）火灾发生时位置信息报警和灯具自动点亮功能；（3）终端消防应急灯具单独回路控制，并分别接入主分配电装置；（4）控制器通信功能。电气火灾监控系统设计需要根据运行情况对水泵、给水、排水泵、人工照明等设施进行变频或节能自熄开关控制，具备漏电火灾自动报警功能。采用系数法对各个用电负荷进行计算，选择合适的照明灯具并设置回路保护器件，选择合适的敷设方法，基于照明舒适性和节能要求设计应急照明智能控制系统。

3.2弱电系统的优化

弱电系统主要包括地下一层预留电信机房、有线电视机房及各栋楼内弱电管井。具体优化方式如下：（1）对于电话及信息系统，将垂直电缆设置内弱电井通信线槽内；住户内设计信息配线箱并将线路沿地面及墙暗敷；在住户内根据不同功能需求，从信息配线箱引出，合理布设信息终端。（2）对于综合布线系统，在小区内布设整套综合布线系统，支持数据和电话系统，根据每栋楼具体功能需求，合理设置数据接口和电话系统端口数量；建筑物每层设置配线区，将语音和数据主干缆线分别设置；将设备布置于总电信机房内，与所有楼层配线间相连，能够满足通讯、数据和图像业务传输需求。（3）访客智能对讲系统，作为小区物业和居住户安全管理需要，当前多数智能建筑都是采用视频访客对讲系统，并与物业和报警系统连接，满足用户多种场景下访客管理需要。

3.3火灾自动报警及消防联动控制系统的优化

火灾自动报警及消防联动控制系统优化主要是从自动报警系统、消防水泵、火灾应急广播、消防通信系统等各个系统的集中监测与控制，防排烟风机、消防电梯、应急照明等基础设备的集中控制为实现形式的。首先是依照《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116—2013），在对应位置布设点式感温探测器或红外光束感烟探测器以及手动报警按钮。消防控制室布置在1#楼一层位置，采用联动控制系统总线制模块，监测及控制各个子系统的工作状态，在实现自动监控的同时，还具备手动紧急控制功能，满足特殊场景下消防安全需要。消防联动控制系统电源及线路敷设均需满足消防安全规范要求，并做好接地处理。

3.4防雷接地系统的优化

防雷接地系统设计主要是依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343—2012）等国家标准进行，在设计时，首先需要分析建筑物防雷类别。设计中以8#和9#楼为例，以建筑物长度、高度、宽度、当地年平均雷暴日天数和校正系数，计算出预计雷击次数为0.2854次/a，防雷级别为二类。以此为基础，采用在屋面焊接闪带、布置网格等方式防直击雷；利用建筑物外围圈梁与引下线焊接压环，布设电位连接等方式防侧雷击；采用防电磁干扰、布设电气保护等措施防雷电感应；采用管道埋地引入、设计智能型SPD及监控系统等措施防雷电波引入；采用LEMP防护系统防雷击电磁脉冲，以此构建高效、智能化防雷接地系统，确保建筑物运行安全[6]。此外，建筑物电子信息系统雷电防护等级确定为D级，根据规范要求采取针对性措施，实现直击雷防护、传导雷和感应雷防护、机房防雷防护等方面要求，确保电子信息设备能够保持安全稳定运行。

参考文献

[1]吴晨光. 智能化建筑电气供配电系统负荷计算与设计[J]. 科学技术创新, 2021(33):3.

[2]王卓. 高层建筑电气工程供配电系统设计研究与分析[J]. 数码设计（下）, 2021, 010(005):165-166.

[3]李建. 试析建筑电气的供配电设计[J]. 中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术, 2022(10).

[4]杜文澜. 智能建筑群中电气供配电系统设计的问题及解决方法[J]. 智能建筑与智慧城市, 2022(7).