智能化建筑電氣供配電系統負荷計算與設計

湖南鐵道職業技術學院 陳聲友

在建筑供配電系統方面，展開相應的設計作業時最為關鍵的內容便為負荷計算，可以給變壓器的選擇等工作帶來必要的支撐，由此確保電氣系統能夠實現穩定的運行，且可以發揮出對應的節能作用，促使負荷計算和電氣設計實現有效的整合，能夠對建筑供配電系統方案起到相應的優化作用，由此使得建筑的智能化得到較大的提升，且可以確保安全性，在此經過里還會達成實用性，這對于樓宇的智能化而言會打下堅實的基礎。

以智能化建筑來看，其會給住戶帶來較多的便利，這種情況下內部的用電設備呈現出了多元化的特點，這樣對供電系統的負荷有了更為嚴格的要求。進行供配電系統的負荷計算及科學設計，會對電氣系統的有效運行起到積極的促進作用。基于此本文展開了相關的分析，希望能夠帶來借鑒。

1 智能化建筑電氣供配電系統的負荷計算

1.1 負荷計算方法

圖1 智能化建筑

常用的負荷計算方法有二項式法、利用系數法、需要系數法等幾種。本文以需要系數法為例，對供配電系統進行負荷計算。公式如下：Pjs=KxPs，式中：Pjs為有功功率，單位為kW；Kx為需要系數，由住宅戶數決定；Ps為總設備容量，單位為kW。

1.2 用戶負荷計算

家用電器的增加，使得居民用電負荷也呈現出明顯的遞增現象。按照家用電器功率的不同，可以分為3類：I類包括電冰箱、空調等大功率用電器，在安裝時要求有接地端子和接地線[1]；II類包括吹風機、微波爐等電器，沒有接地要求，但是必須使用雙重絕緣；Ⅲ類包括手機充電器、電動剃須刀等。

有功功率計算公式為：PeKx=UeIjscosφ，式中：Pe為額定功率，取值為6kW；Kx為需要系數，普通住房取1；Ue為額定電壓，取220V；cosφ為功率因數，常用家用電器取0.85，則上式計算所得Ijs結果為32A。

表1 不同住宅戶數的需要系數值

1.3 公共電力負荷計算

住宅公共電力負荷主要指公共照明系統、電梯系統等電力設備運行產生的負荷。以排煙機為例，其負荷計算方式如下：首先根據設備型號查找其運行功率，某型號排煙機的功率為11kW、并且為三相負荷，則參照公式：式中：Pe、Kx取值同上，電壓U為380V，公共電力設備的功率因數取0.8，則上式中計算的Ijs值為21A。

2 智能化建筑電氣供配電系統設計及綜合布線

在智能建筑用電方面往往有著眾多的設施，整體的耗電量相對較大，這種情況下展開估算時便存在著相當程度的難度，如此便對供電的可靠性有了更為嚴格的要求，而且在電源質量方面也有著極高的標準，展開智能建筑的配電系統工作時必須要把側重點放在下列。

圖1 配電自動化結構圖

2.1 準確估算用電負荷

和一般建筑進行對比的話，在智能建筑方面，其所產生的具體用電負荷通常都無法進行精準的估算，因為使用了相對較多的高科技產品，這樣便使得整體的工作復雜度隨之提升，由于這些高科技產品通常都會存在著更換頻繁的特點，那么從最初的設計到圖紙到制作完成都會存在變化的可能[2]，這種情況下便會使得設備的負荷也存在著變化的情況。

在電氣施工人員方面，展開相應的圖紙繪制工作前便要完成好對應的用電負荷驗算，而在驗算方法上通常都要把系數法當成是主要的措施，由此則是借助負荷密度法展開相應的核驗工作。部分高層建筑通常都需要相對較長的建筑周期，假若出現資金等方面的問題的話，那么整體的建設周期會更長，如果發生這種問題的話，必須要結合產品的變化從而給建筑的用電負荷展開相應的二次復核驗算，假如變化相對較大的話，那么則是應該由設計單位展開相應的修改工作，由此保障電氣設施和材料能夠得到全方位的應用，且可以處于安全運行的情況，并且可以很好的防止出現成本的浪費[3]。

2.2 合理劃分負荷等級

以智能建筑來看，其所包含的全部用電設施必須展開相應的負荷等級劃分，工作要結合劃分的結果從而進行相應的供電，由此保障整體供電的安全可靠。和一般的用電設施進行對比的話，智能設施往往都會處于連續工作的狀態之下，這種情況下應該結合有關的規范展開相應的等級劃分。

在進行管理工作時，所運用到的計算機及其外部設施往往都會將其負荷劃分成一級，而在供電措施方面則是會借助雙電源末端自切，以及USP展開供電，這種情況下所允許的斷電周期是0～4ms。而在主要業務方面，這一部分所應用到的電子計算機等則是應該結合負荷等級層而進行劃分，主要為一級，在供電措施方面能夠借助雙電源末端展開自切，而與之對應的允許斷電時間是4ms～200ms。

在通訊設施方面，結合對應的負荷等級展開相應的劃分、主要為一級，在供電措施方面借助雙電源末端展開自切，而與之對應的允許斷電周期是4ms～200ms。消防泵等設施方面，結合對應的負荷等級展開劃分，為一級，在供電措施方面主要借助雙電源末端自切，而在允許斷電時間上主要是對應的數值是4ms～200ms。對客梯電源與生活水泵，需將其負荷等級劃分為二級[4]，供電措施采用雙電源供電，允許斷電時間為200ms～1500ms。當發現設備負荷等級劃分有誤或供電措施有誤時，應立即上報至設計單位，由設計單位進行修改。

最后是客廳電源和生活水泵等。結合對應的負荷進行等級劃分，此部分為二級，所使用的供電措施為雙電源供電。如果出現設備負荷等級劃分錯誤、或者是在供電措施方面存在問題的話，那么則是應該進行上報，傳送到對應的設計單位，由該部門展開相應的修改。

2.3 保證電源質量

當用電設備進行相應的作業時，整體的性能往往會被電源質量所影響，而電源質量還會對電力系統的安全可靠性造成非常大的影響，所以在智能建筑電源方面，必須要確保質量可以符合對應的規范：

首先，在電壓傳輸方面，對應的損耗必須處于相對較小的態勢下，并能夠實現電壓的穩定，必須要保障不會出現過大的諧波分量。通常也在電壓波動方面必須要保持在±5%，而在頻率變化方面則是必須要小于正負±0.5%，整體的波形失真率則是必須小于10%，展開相應的設計工作時，圖紙所呈現的往往為理想狀況，為能夠對現場電源的具體情況有著較好的掌握，這種情況下必須要結合現場的實際狀況，同時從業主方的具體需求出發，從而應用有效的措施。

其次，要將側重點放在電壓波動層面，能夠借助下列措施展開相應的控制，如果是容量相對較大的設施，則是可以借助專用的變壓器展開供電工作，而如果是容量相對較大并要頻繁啟動的設施，那么則是應該借助降壓啟動，由此降低給電網造成的沖擊，電力系統里通常存在著很多的電力設施出現諧波的可能，面對這些設施，則是能夠借助與之關聯的措施從而實現對諧波出現的有效抑制。

最后，如果應用大的設施，對電源質量有著較為嚴格的要求，那么則是可以借助已鎖相的轉換型靜態開關UPS系統進行供電[5]。

2.4 智能建筑綜合布線

在智能建筑方面，往往都會對通信有著非常高的要求，主要表現為語音通信、數據通信、視頻信號通信等，而這些系統的應用往往會借助綜合布線展開，這種方式能夠帶來一種不同系統全部可以有效使用的線路，也就是對多元的系統展開有效的連接，由此達成全方位的整合，而以具體的施工方法來看，這和先前的布線方式有著非常大的不同。

首先在綜合布線施工方面，這部分的工作能夠進行劃分，表現為布管與布線、還有設備連接等，在布管與布線方面有著相當程度的共同性，不管應用何種產品，相應的施工方法都有著相當程度的類似性，并且必須依據一種標準。而在設備連接方面則是也盡可能的去遵循相同的標準，然而在包含連接方式確定等內容上則是能夠由廠家進行決定。

在這部分的工作上沒有統一的標準，這種情況下展開施工的工作人員，則是能夠結合業主的具體需求、借助對不同類型產品的具體情況的有效分析以及對比，由此選出性價比高的產品。還應該在施工前對安裝的標準展開相應的明確，具體施工時應該進行嚴格的執行。如果路徑不同的話，展開相應的布線方式選擇時，必須從現場環境的具體實際出發，由此結合具體的情況選出與之匹配的方式。然而需要注意的是，必須要防止受到原設計的影響。

其次，在資料編制管理方面，施工方必須要扎實的完成好資料的編制作業，在資料方面通常要包括設計圖紙，主要是總體結構圖等。還有就是施工圖紙，最后則是在進行施工時出現的記錄和相應的變更資料等。

3 智能建筑防雷接地

和一般建筑進行對比的話，智能建筑里往往有著更多的電子設施，而這些系統和設施通常都對抗干擾有著更為嚴格的要求，所以在進行電氣施工時應該完成好相應的防雷接地工作。假若在開展此項工作時依舊使用的是一般建筑的方法，僅僅把雷電流直接引到地下，那么必然會使得周邊的空間出現電磁場變化，造成周邊導線出現一定的感應電流，由此給電子設施帶來相應的破壞，所以在智能建筑方面整體都必須有著較好的接地，借助設置足夠的防雷引下線由此能夠對電位實現多層的屏蔽，這樣可以使得建筑設施呈現更加可靠的安全性。

展開具體的防雷接地工作時，相應的工作人員必須要完成好電位的檢查，明確全部的連接點都能夠符合具體的規范，且要確保電氣連接可以處于良好的狀態，假若存在斷線的話，那么則會因為雷擊而出現相應的感應電壓，所以必須在不同的均壓環隱蔽前展開接地點電阻與等點位的測試作業。還有，必須在建筑里的不同樓層展開相應的鏈接版設置工作，由此保障和接地主干線實現可靠的連接，最終給那些微電子設施帶來較好的保護，防止由于雷電的干擾出現損壞。假若條件許可的話，那么能夠構建專門的接地干線，只服務于微電子設施，且能夠在進線端構建專門的防雷設施。

討論：智能化建筑內部電氣設備數量的增加，對供配電系統的運行穩定性有著更高的要求，因而做好系統設計和負荷計算，成為智能建筑建設的一項重要任務。在使用系數法準確計算供電負荷的基礎上，科學選擇合適的變壓器、繼電保護器和備用電源，完善供配電系統的功能，對維護建筑內部電氣系統穩定運行，以及各項智能服務的提供有積極幫助。