【西门子】高层建筑供配电应用手册_108页_4mb

高层建筑供配电应用手册总结

核心内容概述

本手册主要介绍高层建筑中供配电系统的设计、规划、管理及相关的电气装置配置。内容涵盖高层建筑的定义、电能管理、供配电系统设计任务、电源网络规划、系统设备选择以及电气设备的性能描述等，旨在为高层建筑提供一个全面、高效、安全的供配电解决方案。

主要观点

• 高层建筑定义：根据德国标准，建筑物顶层高于地平面22m以上的建筑定义为高层建筑。我国定义中，住宅建筑十层及以上为高层建筑，非住宅建筑高度大于24m为高层建筑。
• 现代化设计要求：供配电系统设计需考虑安全性、灵活性、无故障运行以及能源效率，同时应结合楼宇自动化系统，实现集成化管理。
• 电能管理：电能管理是提高能效、降低运行成本的核心环节。需通过测量和分析电能参数，如电压、电流、功率因数、谐波失真等，实现电能的透明化和优化管理。
• 负荷曲线分析：负荷曲线用于分析电力需求变化情况，通过15分钟间隔的采样数据，可评估电力系统的性能和优化用电计划。
• 电价与智能电网：电价包括用电量和需求费用，需与电力运行商协商确定。智能电网作为未来趋势，强调电能的智能互动与高效利用。
• 供配电系统设计任务：需综合考虑建筑物功能、使用需求、能源效率、设备选型、系统可靠性、生命周期成本等多方面因素。
• 设备选择与性能：系统设备如中压开关设备、配电变压器、母线槽系统、低压配电柜等，需根据具体需求选择，并满足安全性、可靠性和能效要求。

关键信息

1. 高层建筑定义与分类

• 高层建筑：建筑高度大于24m（不包括单层公共建筑）。
• 超高层建筑：建筑高度大于100m。
• 分类：
  • 摩天大楼：150-299.99m，施工时间约2-4年。
  • 超高层摩天大楼：300-499.99m，施工时间约3-5年。
  • 特高层摩天大楼：>500m，施工时间>5年。

2. 高层建筑管理系统

• 整体解决方案：包括楼宇集中控制系统、暖通空调监控、区域控制、配电系统、消防系统、安防系统、门禁系统等。
• 楼宇自动化系统（BAS）：按EN15232标准分为四类（D, C, B, A），其中A类系统具有最佳能效。
• 区域控制与室内自动化：推荐使用符合EN50090标准的KNX/EIB协议，以实现系统的灵活性和扩展性。
• 火灾防护：需快速探测火源，实施自动化报警和疏散系统。消防电梯、正压通风系统、主电缆分设等是关键措施。
• 安防系统：包括电子式防盗报警系统、视频监控系统、门禁控制系统等，需与楼宇管理系统集成。
• 安全照明：按德国MHRD要求，应急照明系统需在正常照明故障时自动切换。需满足照度、持续时间、电源类型等要求。

3. 电能管理

• 透明化要求：通过测量电气参数，实现电能的透明化管理，便于分析和优化。
• 测量参数：包括电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能质量等。
• 负荷曲线：通过15分钟间隔的平均功率和电能损耗分析，用于优化电力配置和能耗管理。
• 电价结构：电价由用电量和需求费用组成，需与供电局协商，制定合理的用电计划。
• 智能电网：通过智能互动实现电力的高效利用，包括电力预测、智能控制、能量储存等。

4. 高层建筑设计任务

• 初步设计：需考虑建筑物的功能、结构、舒适度、空调需求、技术特征、BA/TBM系统等。
• 需求功率估算：采用负荷密度法，根据有效使用面积和修正系数计算需求功率。不同区域（如办公室、酒店、计算中心等）的负荷密度不同。
• 修正系数：包括建筑物布置（$K_{\text{plc}}$）、房间结构（$K_{\text{struct}}$）、舒适度（$K_{\text{comf}}$）、空调（$K_{\text{clim}}$）、技术特征（$K_{\text{tech}}$）、BA/TBM系统（$K_{\text{BA/TBM}}$）等。
• 计算案例：对于80层综合用途超高层建筑，总需求功率估算为29.9MW。

5. 电源网络规划

• 配电设计任务：需考虑供电的连续性、安全性、可靠性，以及对能源效率和成本的优化。
• 超高层建筑供电理念：强调系统的冗余性、选择性、短路强度校核、过电压保护等，确保系统安全稳定运行。

6. 系统设备选择

• 中压设备：包括动力中心、远程控制站、环网开关装置等，需满足安全性和能效要求。
• 配电变压器：需根据负荷密度和电力需求选择，优化损耗。
• 低压系统：包括主配电系统、分配合配电系统、保护设备等，需满足可靠性和灵活性。
• 电能管理系统：用于采集和处理能耗数据，提高能源效率，降低运行成本。

7. 电气设备性能描述

• 中压开关设备：需满足安全、可靠、能效等要求，符合相关标准。
• 配电变压器：需评估其效率、损耗、容量等，以确保系统的稳定性。
• 母线槽系统：需考虑线路损耗、电压降、系统可靠性。
• 低压配电系统：包括主配电柜、分配电柜、保护设备等，需满足系统需求和能效目标。
• 电能管理系统：用于实时监控、数据分析、负荷管理，提高能源利用效率。

8. 附录信息

• 相关标准：包括EN15232、EN50001、IEC60364-7-718、DIN V VDE V 0180-100等。
• 缩略语：如BAS、EMS、THD、PUE等。
• 配电技术网址汇总：提供相关技术资源和标准信息。

总结

本手册系统地介绍了高层建筑供配电系统的各个方面，包括定义、设计、规划、设备选择、性能描述和管理方法。强调了通过综合设计、智能系统集成和能效优化，提高高层建筑的能源使用效率和运行安全。通过负荷曲线分析、电价管理、智能电网等手段，实现对电力系统的高效利用和成本控制。同时，对火灾防护、安防系统、安全照明等关键设施提出了具体要求，确保高层建筑在紧急情况下的安全运行。