某中学供配电系统设计内容及要点

2015-11-18钱峥

山西建筑 2015年34期

钱峥

(常州市规划设计院，江苏常州 213001)

0 引言

中学是我国基础教育的重要组成部分，同时随着我国人民生活水平的不断提高，国家对中小学教育的投入也越来越多，新建改建的中小学亦随之增加，设计要求也不断有所提高。以下为本人最近设计的某中学电气设计中供配电系统设计的内容及要点介绍，仅供设计同行参考探讨。

1 工程概况

某工程为某市内一中学校区，由图文艺术综合楼，教学楼，体育馆，司令台，以及原校区保留的学生宿舍、食堂综合楼、小楼等建筑单体构成。总建筑面积为63 638.54 m2，其中地上总面积为45 278.54 m2，地下总建筑面积为17 822.53 m2。该中学内均为建筑层数不超过6 层的多层建筑。

2 10/0.4 kV 变配电系统内容及要点

2.1 负荷等级、各类负荷容量计算

本工程用电负荷等级划分如下:二级负荷包括消防水泵、消防风机、消控中心、防火卷帘、应急照明等消防用电设备;主要通道照明，值班照明，食堂厨房主要设备用电、冷库、备餐间照明，客梯、排污泵、生活水泵、安防及智能化系统设备用电等重要负荷用电。三级负荷为除二级负荷以外的全部用电负荷。

各类负荷容量统计方法如下:对水泵、风机、电梯、空调等动力用电设备按其设备安装容量进行统计，对照明等设备的用电容量按单位面积功率法统计。例如:办公部分按50 W/m2、阅览区按30 W/m2、报告厅按100 W/m2进行统计。经计算各类负荷容量为:二级负荷为927 kW，三级负荷为3 634 kW，消防负荷为667 kW(其中包括平时兼消防时使用的负荷60 kW，仅在消防时使用的负荷607 kW)。

故该中学设备安装容量4 127 kW;计算负荷为2 063 kW。校区总变电所内配电干式变压器共2 台，变压器总装机容量估算为2 ×1 250 kVA，平均负载率82%。

2.2 供电电源及备用电源

为满足该校的用电需求，结合学校的现状，本工程由市政电网引来一路10 kV 电源线路作为主供电。

同时该校采用柴油发电机作为后备电源，确保在火灾时消防负荷的供电及平时重要负荷供电。柴油发电机的容量确定原则:根据消防负荷及平时重要负荷容量，以其中最大者选定。火灾时切除平时重要负荷的发电机电源以确保消防负荷的运转。根据计算，本工程选用常用工作制容量为512 kW(640 kVA)的柴油发电机。

接入柴油发电机备用电源的平时重要负荷:排污泵、生活水泵、安防系统用电、智能化系统设备用电。

接入柴油发电机备用电源的消防负荷如下:消防排烟及加压风机、防火卷帘、消防水泵、消防控制室、消防应急照明及疏散指示与备用照明等消防用电设备。

2.3 变电所及发电机房设置

根据建筑平面布局和用电负荷的分布情况，本工程在教学楼首层设置一处变电所，同时在教学楼地下一层、首层变电所下部位置设置发电机房一个。

2.4 中低压供电系统结线型式及运行方式

1)中压供电系统结线型式为:中压10 kV 电源采用单母线运行方式。当10 kV 电源发生故障时，启动发电机，满足全部二级负荷的供电要求。

2)低压配电系统结线型式及运行方式如图1 所示。

图1 低压配电系统结线型式及运行方式

变电所内两台变压器低压侧采用单母线分段运行方式，两段母线间设联络开关(K3)，设自投自复、自投手复或自投停用三种状态选择，并且应设有手动投入功能。自投时需要设置延时，并且能自动断开非重要负荷(采用失压或分励脱扣方式)，以保证变压器正常工作。两主进线开关与联络开关设置电气联锁，任何情况下只能合3 个开关中的2 个开关。当变压器低压侧总开关因过负荷或短路而分闸时，不允许合上母联开关。原则上母联采用自投不自复的工作方式，并加装低压主进开关保护掉闸闭锁母联自投功能，自投时间应滞后于进线断路器失压脱扣时间不小于0.5 s以上。

两段单母线所带负荷不分组，照明负荷和电力负荷尽量在母线上分开供电，应急负荷的主用电源由同一变压器(2 号)供电。

低压侧增加应急母线，电源由柴油发电机和不带应急负荷的变压器(1 号)两路互投。末端配电的两路电源分别由应急母线(Ⅲ)和供给应急负荷的变压器(2 号)母线(Ⅱ)提供。

正常运行时，K1，K2，K5 合闸，K3，K4 断开;K1 和K2 均失压脱扣时，K4 合闸。市电恢复后，K1 和K2 合闸，经延时后K4 合闸。

2.5 电能计量装置

总计量采用中压计量方式(计量装置位于教学楼首层的校区变电所)。

根据本项目管理的需要以及本项目用能系统的实际情况、本项目的电量计量按一级子项分项设计。在变电所低压出线侧按照明插座、动力用电、空调系统用电和特殊用电等类型分回路分项进行计量。低压配电柜各出线回路设计装设多功能计量仪表(数字式计量仪表)，且变电所设置电力监控系统。

2.6 主要设备选型

为了保证供电的可靠运行，采用较先进、实用、安全、绿色环保型节能的设备和自动化设施，对设备尽可能采用少维修或免维修产品，同时配置电力监控系统。

中压开关柜选用金属铠装移开式中置开关柜。10 kV 断路器采用真空断路器，10 kV(25 kA)，在中压进线开关柜内装设有真空断路器的操作过电压保护电器:氧化锌避雷器。真空断路器选用电磁(弹簧储能)操作机构。

变压器选用节能型干式变压器，并设置强制风冷系统，接线型式为D，Yn11。变压器防护等级不低于IP20。

低压配电柜选用单元隔离式抽出柜，并装设多功能智能数字式仪表，柜内800 A 及以上开关选用ACB 框架开关，低于800 A的开关选用MCCB 断路器。断路器分断能力:1 250 kVA 及以下干式变压器≥35 kA;1 600 kVA 干式变压器≥42 kA，且Icu≥Ics。变压器及大容量的出线采用密集型母线槽。

3 低压配电系统

1)低压配电系统。

a.低压配电电压等级为220 V/380 V，50 Hz，低压配电系统接地型式采用TN-S 系统和TN-C-S 系统。低压电源均从低压配电房引出。照明、电力、消防及其他防灾用电负荷分别自成配电系统。低压配电系统适当预留一定数量的出线回路，以备临时用电负荷的接入。

b.低压配电线路主要以放射式为主，并辅以树干式及混合配电方式。单台容量较大的负荷和重要负荷则以放射式配电;对于照明及一般负荷则采用放射式及树干式相结合的配电方式。末级配电箱设置在配电范围的负荷中心位置，为减少线路损耗和压降，其供电半径控制在50 m 内。

该校的消防动力设备、消防、监控中心、智能化系统、应急照明、变电所所用电等重要场所则采用双回路专线供电，并采用末端自动切换的方式。

c.消防专用设备:喷淋泵、消火栓泵、排烟风机、正压送风机、消防稳压泵等消防专用设备的过载、断相保护则采用报警不跳闸的方式。

d.30 kW 及以上的电动机可采用Y/△降压启动装置，30 kW以下电动机可直接启动。

e.排水泵采用液位传感器就地自动控制。水位超高报警、水位显示及故障监测信号通过BA 系统上传到控制室。

f.为保证人身安全，供电给手握式、移动式电气设备的末端线路、所有低压插座回路及公共场所中人易触及用电设备的回路均设30 mA 漏电保护，动作时间应不大于0.4 s。

g.校园内可再生能源采用光伏发电方案时，采用低压并网型发电系统，以避免大量储能蓄电池的使用，使太阳能的利用真正达到绿色使用。

2)线路选择及敷设方式。

低压线路的选择:一般负荷配电线路的干线通常是采用WDZ-YJY-1kV(B 类)阻燃型铜芯电力电缆，支线通常采用WDZBYJ-500V(B 类)阻燃型铜芯导线。消防系统设备、消防控制室及应急照明负荷的供电干线及分支干线采用矿物绝缘电缆。支线采用WDZN-YJY-1kV(B 类)阻燃耐火型电力电缆或WDZBN-BYJ-750V 阻燃耐火型铜芯导线。

低压线路敷设:垂直线路沿梯形电缆槽盒敷于电气竖井内。水平干线电缆采用槽式电缆槽盒敷设。

3)为保证供电的连续性，各智能化系统机房设备、消防控制室(中心)等负荷，根据自身需要，均自带不间断电源(UPS)作为备用电源。

疏散照明配置小型集中式EPS 电源作为备用电源。持续供电工作时间:不小于30 min。

4)装在配电间、设备房内的配电箱，除大型配电箱采用落地安装，其余采用明装挂墙式。装在客房、各类管理用房、办公室、会议室等公共场所的配电箱，嵌入墙内安装。保健室、食堂餐厅、厨房及配餐空调间均应设置专用杀菌消毒装置(紫外线杀菌灯)，开关单独集中设置，且具有灯具开启显示装置并应采取误开灯措施。