錢 崢

(常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江蘇 常州 213001)

0 引言

中學(xué)是我國(guó)基礎(chǔ)教育的重要組成部分，同時(shí)隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，國(guó)家對(duì)中小學(xué)教育的投入也越來(lái)越多，新建改建的中小學(xué)亦隨之增加，設(shè)計(jì)要求也不斷有所提高。以下為本人最近設(shè)計(jì)的某中學(xué)電氣設(shè)計(jì)中供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要點(diǎn)介紹，僅供設(shè)計(jì)同行參考探討。

1 工程概況

某工程為某市內(nèi)一中學(xué)校區(qū)，由圖文藝術(shù)綜合樓，教學(xué)樓，體育館，司令臺(tái)，以及原校區(qū)保留的學(xué)生宿舍、食堂綜合樓、小樓等建筑單體構(gòu)成?？偨ㄖ娣e為63 638.54 m2，其中地上總面積為45 278.54 m2，地下總建筑面積為17 822.53 m2。該中學(xué)內(nèi)均為建筑層數(shù)不超過(guò)6 層的多層建筑。

2 10/0.4 kV 變配電系統(tǒng)內(nèi)容及要點(diǎn)

2.1 負(fù)荷等級(jí)、各類負(fù)荷容量計(jì)算

本工程用電負(fù)荷等級(jí)劃分如下:二級(jí)負(fù)荷包括消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、消控中心、防火卷簾、應(yīng)急照明等消防用電設(shè)備;主要通道照明，值班照明，食堂廚房主要設(shè)備用電、冷庫(kù)、備餐間照明，客梯、排污泵、生活水泵、安防及智能化系統(tǒng)設(shè)備用電等重要負(fù)荷用電。三級(jí)負(fù)荷為除二級(jí)負(fù)荷以外的全部用電負(fù)荷。

各類負(fù)荷容量統(tǒng)計(jì)方法如下:對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)、電梯、空調(diào)等動(dòng)力用電設(shè)備按其設(shè)備安裝容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)照明等設(shè)備的用電容量按單位面積功率法統(tǒng)計(jì)。例如:辦公部分按50 W/m2、閱覽區(qū)按30 W/m2、報(bào)告廳按100 W/m2進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。經(jīng)計(jì)算各類負(fù)荷容量為:二級(jí)負(fù)荷為927 kW，三級(jí)負(fù)荷為3 634 kW，消防負(fù)荷為667 kW(其中包括平時(shí)兼消防時(shí)使用的負(fù)荷60 kW，僅在消防時(shí)使用的負(fù)荷607 kW)。

故該中學(xué)設(shè)備安裝容量4 127 kW;計(jì)算負(fù)荷為2 063 kW。校區(qū)總變電所內(nèi)配電干式變壓器共2 臺(tái)，變壓器總裝機(jī)容量估算為2 ×1 250 kVA，平均負(fù)載率82%。

2.2 供電電源及備用電源

為滿足該校的用電需求，結(jié)合學(xué)校的現(xiàn)狀，本工程由市政電網(wǎng)引來(lái)一路10 kV 電源線路作為主供電。

同時(shí)該校采用柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，確保在火災(zāi)時(shí)消防負(fù)荷的供電及平時(shí)重要負(fù)荷供電。柴油發(fā)電機(jī)的容量確定原則:根據(jù)消防負(fù)荷及平時(shí)重要負(fù)荷容量，以其中最大者選定。火災(zāi)時(shí)切除平時(shí)重要負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電源以確保消防負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)計(jì)算，本工程選用常用工作制容量為512 kW(640 kVA)的柴油發(fā)電機(jī)。

接入柴油發(fā)電機(jī)備用電源的平時(shí)重要負(fù)荷:排污泵、生活水泵、安防系統(tǒng)用電、智能化系統(tǒng)設(shè)備用電。

接入柴油發(fā)電機(jī)備用電源的消防負(fù)荷如下:消防排煙及加壓風(fēng)機(jī)、防火卷簾、消防水泵、消防控制室、消防應(yīng)急照明及疏散指示與備用照明等消防用電設(shè)備。

2.3 變電所及發(fā)電機(jī)房設(shè)置

根據(jù)建筑平面布局和用電負(fù)荷的分布情況，本工程在教學(xué)樓首層設(shè)置一處變電所，同時(shí)在教學(xué)樓地下一層、首層變電所下部位置設(shè)置發(fā)電機(jī)房一個(gè)。

2.4 中低壓供電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式

1)中壓供電系統(tǒng)結(jié)線型式為:中壓10 kV 電源采用單母線運(yùn)行方式。當(dāng)10 kV 電源發(fā)生故障時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，滿足全部二級(jí)負(fù)荷的供電要求。

2)低壓配電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式如圖1 所示。

圖1 低壓配電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式

變電所內(nèi)兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)采用單母線分段運(yùn)行方式，兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)(K3)，設(shè)自投自復(fù)、自投手復(fù)或自投停用三種狀態(tài)選擇，并且應(yīng)設(shè)有手動(dòng)投入功能。自投時(shí)需要設(shè)置延時(shí)，并且能自動(dòng)斷開非重要負(fù)荷(采用失壓或分勵(lì)脫扣方式)，以保證變壓器正常工作。兩主進(jìn)線開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)置電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合3 個(gè)開關(guān)中的2 個(gè)開關(guān)。當(dāng)變壓器低壓側(cè)總開關(guān)因過(guò)負(fù)荷或短路而分閘時(shí)，不允許合上母聯(lián)開關(guān)。原則上母聯(lián)采用自投不自復(fù)的工作方式，并加裝低壓主進(jìn)開關(guān)保護(hù)掉閘閉鎖母聯(lián)自投功能，自投時(shí)間應(yīng)滯后于進(jìn)線斷路器失壓脫扣時(shí)間不小于0.5 s以上。

兩段單母線所帶負(fù)荷不分組，照明負(fù)荷和電力負(fù)荷盡量在母線上分開供電，應(yīng)急負(fù)荷的主用電源由同一變壓器(2 號(hào))供電。

低壓側(cè)增加應(yīng)急母線，電源由柴油發(fā)電機(jī)和不帶應(yīng)急負(fù)荷的變壓器(1 號(hào))兩路互投。末端配電的兩路電源分別由應(yīng)急母線(Ⅲ)和供給應(yīng)急負(fù)荷的變壓器(2 號(hào))母線(Ⅱ)提供。

正常運(yùn)行時(shí)，K1，K2，K5 合閘，K3，K4 斷開;K1 和K2 均失壓脫扣時(shí)，K4 合閘。市電恢復(fù)后，K1 和K2 合閘，經(jīng)延時(shí)后K4 合閘。

2.5 電能計(jì)量裝置

總計(jì)量采用中壓計(jì)量方式(計(jì)量裝置位于教學(xué)樓首層的校區(qū)變電所)。

根據(jù)本項(xiàng)目管理的需要以及本項(xiàng)目用能系統(tǒng)的實(shí)際情況、本項(xiàng)目的電量計(jì)量按一級(jí)子項(xiàng)分項(xiàng)設(shè)計(jì)。在變電所低壓出線側(cè)按照明插座、動(dòng)力用電、空調(diào)系統(tǒng)用電和特殊用電等類型分回路分項(xiàng)進(jìn)行計(jì)量。低壓配電柜各出線回路設(shè)計(jì)裝設(shè)多功能計(jì)量?jī)x表(數(shù)字式計(jì)量?jī)x表)，且變電所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)。

2.6 主要設(shè)備選型

為了保證供電的可靠運(yùn)行，采用較先進(jìn)、實(shí)用、安全、綠色環(huán)保型節(jié)能的設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)施，對(duì)設(shè)備盡可能采用少維修或免維修產(chǎn)品，同時(shí)配置電力監(jiān)控系統(tǒng)。

中壓開關(guān)柜選用金屬鎧裝移開式中置開關(guān)柜。10 kV 斷路器采用真空斷路器，10 kV(25 kA)，在中壓進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)有真空斷路器的操作過(guò)電壓保護(hù)電器:氧化鋅避雷器。真空斷路器選用電磁(彈簧儲(chǔ)能)操作機(jī)構(gòu)。

變壓器選用節(jié)能型干式變壓器，并設(shè)置強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)，接線型式為D，Yn11。變壓器防護(hù)等級(jí)不低于IP20。

低壓配電柜選用單元隔離式抽出柜，并裝設(shè)多功能智能數(shù)字式儀表，柜內(nèi)800 A 及以上開關(guān)選用ACB 框架開關(guān)，低于800 A的開關(guān)選用MCCB 斷路器。斷路器分?jǐn)嗄芰?1 250 kVA 及以下干式變壓器≥35 kA;1 600 kVA 干式變壓器≥42 kA，且Icu≥Ics。變壓器及大容量的出線采用密集型母線槽。

3 低壓配電系統(tǒng)

1)低壓配電系統(tǒng)。

a.低壓配電電壓等級(jí)為220 V/380 V，50 Hz，低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-S 系統(tǒng)和TN-C-S 系統(tǒng)。低壓電源均從低壓配電房引出。照明、電力、消防及其他防災(zāi)用電負(fù)荷分別自成配電系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)適當(dāng)預(yù)留一定數(shù)量的出線回路，以備臨時(shí)用電負(fù)荷的接入。

b.低壓配電線路主要以放射式為主，并輔以樹干式及混合配電方式。單臺(tái)容量較大的負(fù)荷和重要負(fù)荷則以放射式配電;對(duì)于照明及一般負(fù)荷則采用放射式及樹干式相結(jié)合的配電方式。末級(jí)配電箱設(shè)置在配電范圍的負(fù)荷中心位置，為減少線路損耗和壓降，其供電半徑控制在50 m 內(nèi)。

該校的消防動(dòng)力設(shè)備、消防、監(jiān)控中心、智能化系統(tǒng)、應(yīng)急照明、變電所所用電等重要場(chǎng)所則采用雙回路專線供電，并采用末端自動(dòng)切換的方式。

c.消防專用設(shè)備:噴淋泵、消火栓泵、排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)、消防穩(wěn)壓泵等消防專用設(shè)備的過(guò)載、斷相保護(hù)則采用報(bào)警不跳閘的方式。

d.30 kW 及以上的電動(dòng)機(jī)可采用Y/△降壓?jiǎn)?dòng)裝置，30 kW以下電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)。

e.排水泵采用液位傳感器就地自動(dòng)控制。水位超高報(bào)警、水位顯示及故障監(jiān)測(cè)信號(hào)通過(guò)BA 系統(tǒng)上傳到控制室。

f.為保證人身安全，供電給手握式、移動(dòng)式電氣設(shè)備的末端線路、所有低壓插座回路及公共場(chǎng)所中人易觸及用電設(shè)備的回路均設(shè)30 mA 漏電保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不大于0.4 s。

g.校園內(nèi)可再生能源采用光伏發(fā)電方案時(shí)，采用低壓并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，以避免大量?jī)?chǔ)能蓄電池的使用，使太陽(yáng)能的利用真正達(dá)到綠色使用。

2)線路選擇及敷設(shè)方式。

低壓線路的選擇:一般負(fù)荷配電線路的干線通常是采用WDZ-YJY-1kV(B 類)阻燃型銅芯電力電纜，支線通常采用WDZBYJ-500V(B 類)阻燃型銅芯導(dǎo)線。消防系統(tǒng)設(shè)備、消防控制室及應(yīng)急照明負(fù)荷的供電干線及分支干線采用礦物絕緣電纜。支線采用WDZN-YJY-1kV(B 類)阻燃耐火型電力電纜或WDZBN-BYJ-750V 阻燃耐火型銅芯導(dǎo)線。

低壓線路敷設(shè):垂直線路沿梯形電纜槽盒敷于電氣豎井內(nèi)。水平干線電纜采用槽式電纜槽盒敷設(shè)。

3)為保證供電的連續(xù)性，各智能化系統(tǒng)機(jī)房設(shè)備、消防控制室(中心)等負(fù)荷，根據(jù)自身需要，均自帶不間斷電源(UPS)作為備用電源。

疏散照明配置小型集中式EPS 電源作為備用電源。持續(xù)供電工作時(shí)間:不小于30 min。

4)裝在配電間、設(shè)備房?jī)?nèi)的配電箱，除大型配電箱采用落地安裝，其余采用明裝掛墻式。裝在客房、各類管理用房、辦公室、會(huì)議室等公共場(chǎng)所的配電箱，嵌入墻內(nèi)安裝。保健室、食堂餐廳、廚房及配餐空調(diào)間均應(yīng)設(shè)置專用殺菌消毒裝置(紫外線殺菌燈)，開關(guān)單獨(dú)集中設(shè)置，且具有燈具開啟顯示裝置并應(yīng)采取誤開燈措施。

4 結(jié)語(yǔ)

中小學(xué)建筑供配電系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理、高效并可靠。以上即是本人對(duì)某中學(xué)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要點(diǎn)的簡(jiǎn)要介紹，以供各位同行指正。

［1］JGJ 16—2008，民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50053—2013，20 kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB 50054—2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］黃鐵兵，梁志超，孟煥平.建筑電氣強(qiáng)電設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.