高层建筑供配电应用手册

高层建筑供配电应用手册 目录 引言高层建筑定义 5系统设备的选择565.1中压动力中心和远程控制站565.2中压环网二次配电用开关装置605.3配电变压器625.4低压主配电系统645.5分支配电系统695.6低压配电保护设备705.7电能管理系统7788899121314 1.1高层建筑整体解决方案1.2高层建筑自动化1.3区域控制和室内自动化1.4火灾防护1.5安防系统1.6安全照明1.7高层建筑其他电气装置 6.1中压开关设备806.2配电变压器856.3母线槽系统906.4低压成套开关设备926.5分支配电柜956.6电能管理系统966.7配电网络计算、验证选择性976.8内部故障压力计算98 3高层建筑设计任务26 7附录1007.1相关标准1007.2缩略语1027.3配电技术网址汇总104 3.1初步设计263.2电能管理系统初步设计273.3高层建筑设计边界条件283.4决定需求功率293.5光伏电源应用36 4电源网络规划40 4.1配电设计任务与要求404.2配电系统概念404.3超高层建筑供电理念44 引言 高层建筑定义 高层建筑定义 引言 大于24m为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。 据统计，2010年全球约有50%的人口居住在城市中，预计到2050年城市人口比例将上升至70%。城市化进程的加速，以及城市的日益繁华导致了城市人口的膨胀，百万以上人口的大城市不断出现。必须充分利用现代化城市的现有土地资源，容纳更多的人口，从而使高层建筑不断涌现。 维基百科将超高层建筑依据建筑物的高度进行分类。详见表1。 现代化设计要求 现代化高层建筑对供配电系统的要求越来越高。设计高层建筑时，必须从生命周期考虑建筑物的高度安全性、灵活性以及对环境和生态的高要求；考虑新能源的应用，降低投资费用和运行费用等因素。另外建筑物中有很多的电气装置，需要协调配合，充分发挥它们的服务功能，这也是一种挑战。 高层建筑定义 2012年3月23日 维 基 百 科 德 国 网 站（www.wikipedia.de）依据德国国家建筑标准把建筑物顶层高于地平面22m以上的建筑物定义为高层建筑。依据是当发生火灾时，消防云梯救人的最大高度为（高于地平面）23m，高层建筑必须考虑火灾救援和保护措施，在相关高层建筑标准中，对逃生楼梯有具体的要求和详细的说明。 建筑物中主要电气装置有供暖、通风、空调、制冷等设施，主要系统有消防系统、安全防范（防盗防入侵）系统、楼宇自动化系统、供配电系统等等。现代化设计思维不是把上述系统和装置分开来处理，而是必须相互协调配合，最大化的发挥单个装置的服务功能。因此，采用网络通信方式，连接各类电气装置，这是最优化的解决方案。 不同国家关于高层建筑的界限定义并未完全统一。在我国，根据民用建筑设计规范(GB50352-2005)，住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅；除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m为单层和多层建筑， 本应用手册提供了高层建筑中需要的全部电气装置的概览，并介绍基本和初步设计的方法。如高层建筑能源管理系统的设计要求；又如，一幢已使用了50多年的综合建筑楼，其中的酒店宾馆需要翻新装修，需要开设新商铺，计算中心增添新IT设备，办公室更改用途，生命周期中的设施继续使用等。 第1章 高层建筑管理系统 1.1高层建筑整体解决方案81.2高层建筑自动化81.3区域控制和室内自动化91.4火灾防护91.5安防系统121.6安全照明131.7高层建筑其他电气装置14 1高层建筑管理系统 1.2高层建筑自动化 在项目规划设计阶段，项目优化和完善的潜力最大。在这一阶段，主要的规划内容是考虑建筑物在安装和使用期间可能出现的额外费用和增加的成本费用等因素。与传统的设计方法比较，整体规划设计方法能不断提高投资效益。用综合规划设计方法处理复杂工程项目时，首先考虑采用一个供应商的系统和产品，通过智能化集成和协调配合，使其成为高性价比的解决方案。 楼宇自动化是一个全面综合的解决方案，目的是向整个建筑物或建筑物内各类场所和室内提供舒适的服务功能。对采暖、通风、空调、照明、百叶窗等设施进行开环和闭环自动控制；配电系统向各类服务功能设施和整个建筑物提供可靠的电能。 在欧盟国家，建筑物能耗约占总能耗的40%。依据欧盟法规2010/31/EU和建筑物能效指标法规（EPBD）要求，欧盟以1990年的能耗为基准，制定了在2020年前实现提高能源效率20%的目标。其中，最重要的措施是创建建筑物能源通行证（即能源效率认证），以决定建筑物最低的能源要求。 1.1高层建筑整体解决方案 建筑物整体解决方案是在确保生命和财产安全的前提下，在舒适性、方便性和灵活性与无故障运行之间建立起一种平衡。从建筑物的生命周期考虑，该建筑物必然是高度自动化和智能化的建筑。从建筑物的需求和结构看，整体解决方案是指建筑技术管理学科（楼宇集中控制系统TBM），包括： 楼宇自动化系统中的组成部分（或部件）依据EN15232“建筑物能效—楼宇自动化与管理系统对建筑能效的影响”标准进行评价，楼宇自动化系统或管理系统的目的是降低能源损耗或提高能源效率。楼宇自动化系统（BAS）按其性能指标（见图1-1）分为4类： •建筑物集中控制系统；•暖通空调和制冷监控制系统；•场所和区域自动化控制；•配电系统；•消防系统；•防盗和入侵保护系统；•门禁控制系统；•视频监视系统；•自动化照明系统；•集成第三方系统；•显示报警和楼宇数据。 • D类：目前不配置能效管理系统，且将来也无此需求，新建筑物不允许再使用此类系统；• C类：对应于目前普遍使用的楼宇自动化系统，基本上满足当前的使用要求；• B类：功能及能效指标高于C类水平，还需进一步完善和优化的系统；• A类：具有优越的电能效率指标。 1.4火灾防护 这个新标准还给出了计算电能效率指标的规则，适用于不同功能及不同复杂程度的各类建筑物： 火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧造成的灾害。生活中，火灾隐患无处不在，并很难通过单纯的施工措施来消除。有效的防火措施须满足下述两个条件：首先，快速和正确地探测火源发生地，并发出信号；其次，必须尽快地采取正确的措施，避免发生火灾，或至少把引发火灾的可能性和经济损失降到最低，实现“预防-检测-灭火-总结”一套完整的火灾防护策略的控制链(图1-2)。 •写字楼，酒店；•教室；•礼堂；•餐厅；•零售中心；•医院。 德国“现代高层建筑法规”对防火设施有如下要求： 高层建筑参照该标准中的一些条款，可以清楚地了解高层建筑应采用的BAS等级，应实现的能效指标。 •消防电梯： -安装在火灾和烟雾不可能发生的场合、独立的竖井里；-可停在高层建筑的每一楼层；-电梯口至每一楼层的最远距离小于50m。•正压通风系统：防止烟雾渗透到安全楼梯、大厅、消防梯和楼厅等地方。•自动化消防系统：高层建筑的两根主（电源）电缆，应分别敷设在不同的竖井里。 1.3区域控制和室内自动化 室内自动化、现代化控制概念是一种集成化的解决方案，把空调，照明和遮阳等功能综合在一起，这是调节室内气候，实现工作与生活舒适性的前提。设计应选用成熟的产品和系统，满足服务设施功能的要求，同时也要符合建筑物整体的需求。 火灾报警系统，火灾报警控制中心，消防电梯控制；火灾报警系统必须包括自动化烟雾传感器，检测如下地点： -居住房间和办公室；-布线系统的电缆槽和桥架；-房间吊顶的狭窄地方；-楼层死角地方。（对公寓套房或住户，应安装足够数量的主烟雾探测器）。 应该使用具有通信功能的系统，设计的楼宇自动化系统应符 合EN15232标 准 中A级（ 简 称EA） 系 统 的 要 求。KNX/EIB是全球性通用的开放式通信协议，符合EN 50090（VDE0829）标准的要求，能组建符合EA级要求的楼宇监控和管理系统。这类自动化系统具有灵活性，并且系统扩展方便，适合不同类别的建筑物使用。 1.4.1火灾防护理念 火灾探测系统 必须按如下方法设计火灾防护措施： 出现火灾后采取人为干预措施的响应时间，是避免火灾的一个重要因素。该时间越短，则造成的直接经济损失和间接经济损失越小。消防系统不能防止火灾发生，但可在火灾起始阶段把它扑灭，这一点对有（昂贵财产，停产和停机成本高等）特殊风险的建筑物尤为重要。因为火灾造成的损失是无法估量的。最基本的要求是快速、可靠地检测和定位火源的位置，根据实际情况，在正确的时间采取正确的措施扑灭火灾。 •尽快检测出火源地点；•阻止火焰蔓延；•及早发出报警信号，给出紧急疏散撤离命令；•消防队尽早出动，采取相应措施；•在未对生命财产造成损失前消灭火焰；•有效的排除烟雾。 在大多数情况下，自动化消防系统可以提供最好的干预措施扑灭火灾。西门子能提供适应性广泛的灭火系统，适用各种应用场合，给出最优化的保护，成套的消防设备也确保了最快速、最有效的灭火效果。 把火灾探测和报警，人员疏散和灭火系统优化协调配合，要比单独的防火解决方案更为有效。从更安全的概念考虑，火灾防护系统也应方便地集成到一个较大范围的综合管理系统中，其中包含防盗防入侵安全防范系统，门禁系统以及视频监控系统等。从而引出了综合灾害管理系统概念，它整合了楼宇自动化控制系统和相关的智能互动，能更有效地保护生命财产和环境的安全。 先进的Cerberus PRO FS720是智能化火灾探测系统，采用智能信号分析技术和评估模型，能在恶劣的环境条件下，快速可靠地探测烟雾、热量和火焰等火灾征象（图1-3）。 有序地撤离，获取更多的生存机会。所以，基于语言的报警系统是一个理想的系统，进一步完善了建筑物的火灾报警系统。 火灾报警与人员疏散撤离系统 火灾防护最重要的是在出现火灾危险的第一时间，能快速、可靠、有效地把火灾险情输送出去。已证明基于电声或语音控制的报警和人员疏散系统是应对火灾险情的最佳解决方案。独特的火灾报警信号，明确清晰的疏散灯光指示，可靠的逃生行为规则和指令，能帮助疏散人员消除恐慌。 消防灭火系统 扑灭烈火需要适合的灭火器。常见的有粉末、湿式、泡沫灭火器，或是这些灭火器的组合。一个量身定制的消防战略体系能在发生火警的危急情况下，不仅保护建筑物，也能保护建筑物自身及周围的环境。消防灭火系统不能防止一场火灾的发生，但可借用烟雾传感器把火灾消灭在萌芽阶段。 除了快速探出火源外，快速有序地组织撤离疏散对拯救生命非常重要，同时也会影响火灾赔偿裁决。紧急疏散措施要求在正确的时间，正确的地方提供正确的信息，消除建筑物在应急情况下可能出现的恐慌现象。 高层建筑物，如酒店，银行，行政大楼，或有大量游客的购物中心，高等院校和电影院等建筑物及场所，在出现火警情况下，最重要的是高效快速的人员疏散管理，采用扩音器传送清晰的语言疏散指令和信息，避免出现恐慌和混乱，快速 1.5安防系统 入侵分子通过破坏手段闯入建筑物内，使设施损坏、中断系统运行，丢失重要的数据。所以，安全性概念要求实施高防护等级的电子式安全防范系统。与机械式防范措施相比，电子式安全防范系统能在第一时间探出窃贼采用破坏手段闯入建筑物，并能立即通知安全管理人员。这是它的优势，是纯机械式装置无法做到的。鉴于现代化建筑物中的玻璃门、轻型结构件及一般防护措施，所以不考虑采用被动机械式防侵入和抢劫检测系统，而采用主动电子式安全防范系统。我们推荐电子式和机械式混合的安全防范系统，只要窃贼破门而入，就会立即通知安全人员进行干预。缩短窃贼闯入室内的停留时间，意味着会极大的减少损失和破坏。 安全性正日益成为一个重要的课题。保护人身和财产的安全、反对暴力，采取措施制定合理的规则已被纳入现代风险管理的考虑范围。 天真和疏忽等同于安保措施不足，客观上帮助窃贼犯罪。必须实施主动保护和被动保护相结合的措施。机械保护措施称被动保护；电子报警系统称主