孫 曉 峰

[同濟大學建筑設計研究院(集團) 有限公司, 上海 200092]

0 引 言

隨著我國人們物質生活水平的提高,對精神文化特別是教育的需求日益增強,故對教育建筑的需求日益凸顯。教育建筑中用電設備功能性較強,配電系統(tǒng)較繁雜[1]。本文介紹海南某中學供配電系統(tǒng)設計,可為電氣設計人員提供參考。

1 工程概況

海南某中學工程項目總建筑面積147 680.52 m2,地上建筑面積137 614.16 m2,地下建筑面積10 066.36 m2,包括教學區(qū)(初、高中教學樓)、共享區(qū)(1#食堂、圖書綜合樓、藝術館、體育活動中心和游泳館)、生活區(qū)(8棟宿舍樓及2#食堂),其中地下停車庫9 194.85 m2(停車126輛,防火分類為Ⅱ類)。該項目配建不少于2 941.4 m2民防工程,其按甲類設計,防護等級為核6級,常6級,戰(zhàn)時功能為二等人員掩蔽。

圖書綜合樓為一類高層建筑,建筑耐火等級為一級。其他單體為多層建筑,其中藝術中心建筑耐火等級為一級,地下室耐火等級為一級,其余多層建筑耐火等級為二級。

2 負荷等級與供電電源

(1) 根據JGJ 310—2013《教育建筑電氣設計規(guī)范》[2]和JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》等規(guī)范,確定該項目用電負荷分級:警衛(wèi)照明、通信機房等電子信息設備機房用電、消防安保系統(tǒng)用電、消防噴淋水泵、排煙風機、正壓送風機等消防設施均屬一級負荷;圖書綜合樓的公共照明、值班照明、計算機系統(tǒng)用電、客梯、排水泵屬于一級負荷;其他單體的公共照明,體育活動中心及游泳館的生活水泵、污水泵等設備,藝術樓舞臺工藝用電及觀眾廳照明,地下車庫,食堂的廚房主要設備用電,冷庫,主要操作間、備餐間照明屬于二級負荷;其他動力、照明、空調風機屬三級負荷。消防和一、二級負荷采用兩路獨立電源供電,消防負荷采用末端自動切換。

(2) 經與建設方及當?shù)毓╇姴块T確認,該工程采用一回路10 kV電源供電。為滿足項目一、二級負荷的供電要求,在南北校區(qū)擬設3處柴油發(fā)電機房,柴油發(fā)電機供電對象為該工程所有的一、二級負荷。當確認10 kV電源發(fā)生掉電故障時,發(fā)電機在15 s內自起動,經ATS轉換,發(fā)電機向重要饋電母線段負荷供電。當市電恢復供電后,應自動切換并延時停機。當連續(xù)3次自起動失敗,發(fā)出報警信號。市電電源與發(fā)電機電源的切換主開關之間,除電氣聯(lián)鎖外還加裝機械聯(lián)鎖,以保證發(fā)電機不向公用電網倒送電。

(3) 對消防應急照明和疏散指示系統(tǒng),采用集中控制型系統(tǒng),除采用二路電源自切外,系統(tǒng)自帶集中電源,以確保供電的可靠性。集中電源轉換時間需小于0.25 s,供電時間需大于90 min。

(4) 對于消防安?？刂剖?、變電所、消防水泵房、消防風機房等,除設置消防應急照明和疏散指示外,另設置雙電源供電的備用照明,備用照度按照正常照明100%設置。

(5) 對網絡機房、消防安保機房等特別重要負荷處,設置不間斷電源(UPS)或直流供電系統(tǒng)。UPS由弱電承包商根據工藝要求配置[3-4]。

3 供配電系統(tǒng)

3.1 變電所及柴油發(fā)電機房設置

(1) 根據校區(qū)負荷分布及建筑功能布局,10/0.4 kV變電所設置如表1所示。

表1 10/0.4 kV變電所設置

(2) 根據校區(qū)負荷分布及建筑功能布局,柴油發(fā)電機房設置如表2所示。

表2 柴油發(fā)電機房設置

校區(qū)主要電氣機房總平面圖如圖1所示。

圖1 校區(qū)主要電氣機房總平面圖

3.2 系統(tǒng)主接線

該工程采用一回路10 kV電源供電,10 kV高壓配電房預留第二路電源接線條件,由室外采用埋地電纜方式引至各變電所。10/0.4 kV變電所低壓系統(tǒng)均采用單母線分段加母聯(lián)開關方式(主開關及母聯(lián)開關電氣加機械聯(lián)鎖),母聯(lián)開關為手動聯(lián)絡。平時分列運行。若將來有第二路10 kV電源情況下,當一路10 kV高壓或一臺主變檢修或故障時,值班人員可以經過查看負載情況投入低壓母線聯(lián)絡開關,則另一臺主變壓器可帶全部一級負荷和二級負荷。為確保一、二級負荷對供電的要求,該工程設置3處柴油發(fā)電機房,供電對象為一、二級負荷,發(fā)電機設置專用配電低壓回路。當確認10 kV電源發(fā)生掉電故障時,發(fā)電機在15 s內自起動,經ATS轉換,發(fā)電機向重要饋電母線段負荷供電。當市電恢復供電后,應自動切換并延時停機。當連續(xù)3次自起動失敗,發(fā)出報警信號。市電電源與發(fā)電機電源的切換主開關之間,除電氣聯(lián)鎖外還加裝機械聯(lián)鎖,以保證發(fā)電機不向公用電網倒送電。初中變電所供電干線示意圖如圖2所示。

圖2 初中變電所供電干線示意圖

4 特殊場合的一、二級負荷配電實例

該項目存在較多的一、二級負荷,這些負荷對電源的連續(xù)性、可靠性要求較高。市電10 kV電源為一回路。為滿足一、二級負荷的供電要求,在南北校區(qū)擬設3處柴油發(fā)電機房,柴油發(fā)電機供電對象為該工程所有一、二級負荷。當確認10 kV電源發(fā)生掉電故障時,發(fā)電機在15 s內自起動,經ATS轉換,發(fā)電機向重要饋電母線段負荷供電。本文選取兩個特殊場合的一、二級負荷配電進行介紹。

該工程中高壓配電房及北區(qū)柴油發(fā)電機房都是獨立的小單體,其功能是向其他單體的變電所或應急母排提供電源,單體雖小,但屬于重要的電氣機房,自身用電負荷均屬于一、二級負荷,由于均獨立于其他單體,取第二路電源相對不容易。結合周圍單體情況,該工程對這兩個重要單體的兩路電源設計如下:高壓配電房低壓用電除所用變引來一路電源外,還需從附近北區(qū)柴油發(fā)電機房發(fā)電機應急電源配電柜引入備用電源;北區(qū)柴油發(fā)電機房低壓用電從附近初中變電所引來一路電源外,還需從本機房發(fā)電機應急電源配電柜引入備用電源。

5 結 語

本文介紹了海南某中學工程項目供配電系統(tǒng)設計。由于該項目尚處于實施過程中,設計方案還有待于進一步優(yōu)化和最終的實際檢驗。