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摘 要：建筑电气配电部分包括：变配电系统、电力和照明系统。本文通过商学院研究生楼，为办公楼的电气系统设计说明其设计理论和方法。
关键词：变配电系统；消防负荷；低压接线
中图分类号：TU852文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
工程规模：建筑主体地上10层，地下1层，总建筑面积22718m2
本工程为二类高层办公楼 。消防设备，应急照明，生活水泵等为二级负荷，以市电为平时用电，另以专线馈至发电机作为应急电源。配电系统接地形式采用TN-S系统，综合接地方式，接地电阻不大于1欧 。
2.负荷等级划分
电力负荷按其对供电可靠性要求及中断供电在政治、 经济上造成的损失或影响的程度划分为3级。其中，二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者；中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷者。三级负荷为不属于一级、二级负荷者。本工程消防风机、应急照明、电梯、排污泵等设备属二级负荷，由地下车库低压配电房，发电机房分别引专线供电，形成独立的双回路供电；二层至十层的办公室照明属三级负荷，由低压配电房引单回路至各层。
本工程用电指标为80W/m2，规划用电负荷为：22178x0.08KW=1817KW，则视在功率为： 2019KVA，设2台1000KVA变压器。确保电源由校区的发电机组提供，作为本建筑二级负荷的后备电源。
3.高低压供电系统
本工程从校内高压中心房引入一路10KV电源，高压主接线采用单母线的接线方式。低压主接线采用单母线分段的接线方式，同一变配电房内的2变压器分列运行。发电机各电源出线回路与变压器低压出线回路设置电气及机械联锁，两者不能并网运行。本工程低压配电系统采用变比为10KV/0.4KV、Dyn11接线组别的三相配电变压器，其中性点直接接地。
4.继电保护，电能计量和无功补偿
4.1继电保护
当电力系统发生故障，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源。本工程10KV采用的继电保护如下：进线：过电流保护，速断保护、零序保护；母联：过电流保护，速断保护；馈联：过负荷保护、过电流保护，速断保护、零序保护、变压器温度保护。
4.2 电能计量
采用高压计量，在每路10KV进线处设总计量装置。研究生楼电梯、公共照明、地下车库用电在公变房低压柜内设计量电表；各层办公室在层配电间内装设计量电表。
4.3无功补偿
采用低压侧集中补偿方式，在每台变压器的低压进线柜侧设无功功率自动补偿柜，使功率因素保持在0.9以上。另外，本工程均采用功率因素大于0.9的节能型光源或电子镇流器。
5.负荷计算
本设计用需要系数法进行负荷计算，所有用电设备的计算负荷需引入需要系数的概念，即 Pc = K d P e。
对套内面积少于80m2的，用电负荷按4KW/户。研究生楼标准层平面如图1：
图1标准层平面
以2层为例，分3个区域供电，供电范围为：北区的室内配电箱为2BX1-01~2BX1-12，南区的配电箱为2BX2-01~2BX2-14，东区的配电箱为2BX3-01~2BX3-07。
北区的安装负荷为：Pe=12x4KW=48KW；同时系数为K=0.8，计算负荷为：Pj=48x0.8KW=38KW；负荷功率因数约为
计算电流：
选择设备电流：I=1.2Ij=1.2x73A=87A
同理，南区的安装负荷为：Pe=14x4KW=56KW，选择开关按1.2倍计算电流整定。
东区的办公室2BX3-01，2BX3-02为4KW户内箱。另外7个大办公室2BX3-03~2BX3-09为7KW箱。东区的安装负荷：Pe=2x4KW+7x7KW=57KW；K=0.8，Pj=57x0.8KW=46KW；
选择设备电流：I=1.2Ij=102A
上述是2层北，南，东3个区域的照明负荷计算，考虑到公共照明负荷4KW，走廊茶水间用电6KW。则2层的照明总箱2BX功率为：Pe=48+56+57+4+6=171KW；K=0.8，Pj=0.8Pe=171x0.8=137KW。
选择设备电流：I=1.2Ij=312A
从上述的分析可得出二层照明空调的配电系统如下，3层至10层的配电系统跟二层是一样的。
图2 二层照明配电系统
消防风机：
地下室，首层，天面层设置消防风机，在消防状态起到排烟作用。
地下室消防风机：在地下室风机房设置双电源切换箱01AT-FJ,专供电给这2台风机。安装功率：Pe=1x11KW+1x7.5KW=18.5KW，K=1.0，则：Pj=18.5x1KW=18.5KW，又
选择设备电流：I=1.3Ij=51A
首层消防风机：在首层风机房设置控制箱1AT-FJ,专供电给这1台风机。安装功率：Pe=15KW，同时系数为K=1.0，计算负荷为：Pj=15x1KW=15KW，负荷功率因数约为 ，Ij=33A，选择设备电流：I=1.3Ij=43A。
天面层消防风机：天面层消防风机控制箱根据實际情况分成三组： 11AT-FJ1：1x7.5KW+1x5.5KW； 11AT-FJ2：1x5.5KW+1x5.5KW； 11AT-FJ3：1x5.5KW。
同时系数为K=1.0，计算负荷为：Pj1=13KW；Pj2=11KW；Pj3=5.5KW。负荷功率因数为 ，可得各配电箱电流：Ij1=28A，Ij2=24A，Ij3=11A。进线开关按1.3倍计算电流整定值选择。
消防电梯：研究生楼的东西两侧各设置2台消防电梯。消防电梯应有两个供电回路，并在最末一级配电箱处自动切换。据此，天面层的东西侧2个电梯机房各设置一个双电源切换箱11AT1和11AT2,分别供电给这4台电梯。
11AT2:18KWx2； 11AT1:18KWx2，K=0.8，则Pj1= Pj2=36x0.8KW=30KW。功率因数为
消防风机的计算电流：
选择设备电流：I=1.3Ij=92A
泵类负荷：
生活水泵设置在水泵房，排污泵分散设置于地下室车库和自行车库，消防排污泵设置在消防电梯基坑附近。为确保生活水泵的用电，在水泵房设置双电源切换箱01AT-S，供电给生活水泵，车库排污泵。
生活水泵：2.2KWx2；水泵房排污泵：1.5KWx2；自行车库排污泵：1.5KWx3；汽车库排污泵：1.5KWx4。
对于排污泵，属距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电。对于自行车库的3台排污泵和汽车库的4台排污泵分别采用链式供电，分别引一回路至01AT-S。安装功率：Pe=18KW；K=0.6，Pj=18x0.6KW=11KW；而，则
选择设备电流：I=1.3Ij=31A
地下室消防排污泵：3KWx2；首层消防排污泵：3KWx2。
在地下室，首层消防电梯排污泵旁，分别设置双电源切换箱01AT-XS, 1AT-XS，分别供相应的排污泵用电。水泵双电源箱1AT-XS，01AT-XS平时电源由低压电房引来，确保电源由发电机引来。
安装功率：Pe=2x3KW=6W；K=1.0，则计算负荷为：Pj=6KW；功率因数为 ，Ij=13A，选择设备电流：I=1.3Ij=17A。
车库照明
地下室按汽车库，自行车库分为两个防火分区，车库照明总箱出线8个回路，汽车库照明为6个回路，自行车库照明为2个回路。
事故照明
事故照明总配电箱出线15个回路，其中地下车库的两个防火分区各占一个回路。第三回路至第十二回路是首层至十层走廊的事故照明。剩下的三个回路是楼梯的事故照明。
上述负荷用表格的形式统计，可得出表1和表2的两台变压器的低压主干线负荷计算表，表中2BX~10BX是2层至10层的照明总配电箱，KΣp为有功功率同时系数，KΣq无功功率同时系数，β为变压器的利用系数。
表1 1#变负荷表 表2 2#变负荷表
6.低压线路接线方式
低压配电线路有放射式、树干式、链式三种接线法。
两台变压器的母线出线采用放射式，其中1#变的母线以放射式给2层至5层的照明空调用电和消防负荷的总配电箱用电；而2#变的母线以放射式给6层至10层的照明空调用电，另外，其低压母线还以放射式给地下室车库负荷，消防负荷提供备用回路。除低压母线以放射式供电外，母线的一下级，即到各层的总配电箱也以放射式给每一个办公室的照明配电箱供电。地下车库的潜水泵动力箱采用了链式系统，汽车库和自行车各自成一链式回路供相应的潜水泵用电。整个供电系统可用图3表示：
图3 低压配电系统
7.结束语
本文简单论述了商学院研究生楼电气设计流程，通过对建筑负荷等级的定性，再进行负荷计算然后确定供电系统是每个工程师应掌握的方法，也是保证电气工程安全，可靠，经济建设的必要保障。
关键词：变配电系统；消防负荷；低压接线
中图分类号：TU852文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
工程规模：建筑主体地上10层，地下1层，总建筑面积22718m2
本工程为二类高层办公楼 。消防设备，应急照明，生活水泵等为二级负荷，以市电为平时用电，另以专线馈至发电机作为应急电源。配电系统接地形式采用TN-S系统，综合接地方式，接地电阻不大于1欧 。
2.负荷等级划分
电力负荷按其对供电可靠性要求及中断供电在政治、 经济上造成的损失或影响的程度划分为3级。其中，二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者；中断供电将影响重要用电单位正常工作的负荷者。三级负荷为不属于一级、二级负荷者。本工程消防风机、应急照明、电梯、排污泵等设备属二级负荷，由地下车库低压配电房，发电机房分别引专线供电，形成独立的双回路供电；二层至十层的办公室照明属三级负荷，由低压配电房引单回路至各层。
本工程用电指标为80W/m2，规划用电负荷为：22178x0.08KW=1817KW，则视在功率为： 2019KVA，设2台1000KVA变压器。确保电源由校区的发电机组提供，作为本建筑二级负荷的后备电源。
3.高低压供电系统
本工程从校内高压中心房引入一路10KV电源，高压主接线采用单母线的接线方式。低压主接线采用单母线分段的接线方式，同一变配电房内的2变压器分列运行。发电机各电源出线回路与变压器低压出线回路设置电气及机械联锁，两者不能并网运行。本工程低压配电系统采用变比为10KV/0.4KV、Dyn11接线组别的三相配电变压器，其中性点直接接地。
4.继电保护，电能计量和无功补偿
4.1继电保护
当电力系统发生故障，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源。本工程10KV采用的继电保护如下：进线：过电流保护，速断保护、零序保护；母联：过电流保护，速断保护；馈联：过负荷保护、过电流保护，速断保护、零序保护、变压器温度保护。
4.2 电能计量
采用高压计量，在每路10KV进线处设总计量装置。研究生楼电梯、公共照明、地下车库用电在公变房低压柜内设计量电表；各层办公室在层配电间内装设计量电表。
4.3无功补偿
采用低压侧集中补偿方式，在每台变压器的低压进线柜侧设无功功率自动补偿柜，使功率因素保持在0.9以上。另外，本工程均采用功率因素大于0.9的节能型光源或电子镇流器。
5.负荷计算
本设计用需要系数法进行负荷计算，所有用电设备的计算负荷需引入需要系数的概念，即 Pc = K d P e。
对套内面积少于80m2的，用电负荷按4KW/户。研究生楼标准层平面如图1：
图1标准层平面
以2层为例，分3个区域供电，供电范围为：北区的室内配电箱为2BX1-01~2BX1-12，南区的配电箱为2BX2-01~2BX2-14，东区的配电箱为2BX3-01~2BX3-07。
北区的安装负荷为：Pe=12x4KW=48KW；同时系数为K=0.8，计算负荷为：Pj=48x0.8KW=38KW；负荷功率因数约为
计算电流：
选择设备电流：I=1.2Ij=1.2x73A=87A
同理，南区的安装负荷为：Pe=14x4KW=56KW，选择开关按1.2倍计算电流整定。
东区的办公室2BX3-01，2BX3-02为4KW户内箱。另外7个大办公室2BX3-03~2BX3-09为7KW箱。东区的安装负荷：Pe=2x4KW+7x7KW=57KW；K=0.8，Pj=57x0.8KW=46KW；
选择设备电流：I=1.2Ij=102A
上述是2层北，南，东3个区域的照明负荷计算，考虑到公共照明负荷4KW，走廊茶水间用电6KW。则2层的照明总箱2BX功率为：Pe=48+56+57+4+6=171KW；K=0.8，Pj=0.8Pe=171x0.8=137KW。
选择设备电流：I=1.2Ij=312A
从上述的分析可得出二层照明空调的配电系统如下，3层至10层的配电系统跟二层是一样的。
图2 二层照明配电系统
消防风机：
地下室，首层，天面层设置消防风机，在消防状态起到排烟作用。
地下室消防风机：在地下室风机房设置双电源切换箱01AT-FJ,专供电给这2台风机。安装功率：Pe=1x11KW+1x7.5KW=18.5KW，K=1.0，则：Pj=18.5x1KW=18.5KW，又
选择设备电流：I=1.3Ij=51A
首层消防风机：在首层风机房设置控制箱1AT-FJ,专供电给这1台风机。安装功率：Pe=15KW，同时系数为K=1.0，计算负荷为：Pj=15x1KW=15KW，负荷功率因数约为 ，Ij=33A，选择设备电流：I=1.3Ij=43A。
天面层消防风机：天面层消防风机控制箱根据實际情况分成三组： 11AT-FJ1：1x7.5KW+1x5.5KW； 11AT-FJ2：1x5.5KW+1x5.5KW； 11AT-FJ3：1x5.5KW。
同时系数为K=1.0，计算负荷为：Pj1=13KW；Pj2=11KW；Pj3=5.5KW。负荷功率因数为 ，可得各配电箱电流：Ij1=28A，Ij2=24A，Ij3=11A。进线开关按1.3倍计算电流整定值选择。
消防电梯：研究生楼的东西两侧各设置2台消防电梯。消防电梯应有两个供电回路，并在最末一级配电箱处自动切换。据此，天面层的东西侧2个电梯机房各设置一个双电源切换箱11AT1和11AT2,分别供电给这4台电梯。
11AT2:18KWx2； 11AT1:18KWx2，K=0.8，则Pj1= Pj2=36x0.8KW=30KW。功率因数为
消防风机的计算电流：
选择设备电流：I=1.3Ij=92A
泵类负荷：
生活水泵设置在水泵房，排污泵分散设置于地下室车库和自行车库，消防排污泵设置在消防电梯基坑附近。为确保生活水泵的用电，在水泵房设置双电源切换箱01AT-S，供电给生活水泵，车库排污泵。
生活水泵：2.2KWx2；水泵房排污泵：1.5KWx2；自行车库排污泵：1.5KWx3；汽车库排污泵：1.5KWx4。
对于排污泵，属距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电。对于自行车库的3台排污泵和汽车库的4台排污泵分别采用链式供电，分别引一回路至01AT-S。安装功率：Pe=18KW；K=0.6，Pj=18x0.6KW=11KW；而，则
选择设备电流：I=1.3Ij=31A
地下室消防排污泵：3KWx2；首层消防排污泵：3KWx2。
在地下室，首层消防电梯排污泵旁，分别设置双电源切换箱01AT-XS, 1AT-XS，分别供相应的排污泵用电。水泵双电源箱1AT-XS，01AT-XS平时电源由低压电房引来，确保电源由发电机引来。
安装功率：Pe=2x3KW=6W；K=1.0，则计算负荷为：Pj=6KW；功率因数为 ，Ij=13A，选择设备电流：I=1.3Ij=17A。
车库照明
地下室按汽车库，自行车库分为两个防火分区，车库照明总箱出线8个回路，汽车库照明为6个回路，自行车库照明为2个回路。
事故照明
事故照明总配电箱出线15个回路，其中地下车库的两个防火分区各占一个回路。第三回路至第十二回路是首层至十层走廊的事故照明。剩下的三个回路是楼梯的事故照明。
上述负荷用表格的形式统计，可得出表1和表2的两台变压器的低压主干线负荷计算表，表中2BX~10BX是2层至10层的照明总配电箱，KΣp为有功功率同时系数，KΣq无功功率同时系数，β为变压器的利用系数。
表1 1#变负荷表 表2 2#变负荷表
6.低压线路接线方式
低压配电线路有放射式、树干式、链式三种接线法。
两台变压器的母线出线采用放射式，其中1#变的母线以放射式给2层至5层的照明空调用电和消防负荷的总配电箱用电；而2#变的母线以放射式给6层至10层的照明空调用电，另外，其低压母线还以放射式给地下室车库负荷，消防负荷提供备用回路。除低压母线以放射式供电外，母线的一下级，即到各层的总配电箱也以放射式给每一个办公室的照明配电箱供电。地下车库的潜水泵动力箱采用了链式系统，汽车库和自行车各自成一链式回路供相应的潜水泵用电。整个供电系统可用图3表示：
图3 低压配电系统
7.结束语
本文简单论述了商学院研究生楼电气设计流程，通过对建筑负荷等级的定性，再进行负荷计算然后确定供电系统是每个工程师应掌握的方法，也是保证电气工程安全，可靠，经济建设的必要保障。