2024-11-24-西门子-高层建筑供配电应用手册_108页_4mb
报告摘要
高层建筑供配电应用手册
全集成能源管理
概述
现代化设计要求高层建筑供配电系统高安全性、灵活性和环境兼容性。与传统设计相比，集成设计采用单一供应商的产品，提高性价比和可靠性。手册提供全面的供配电解决方案，覆盖能源管理、系统设计、设备选型和计算方法，旨在优化建筑生命週期成本和能源效率。
1 高层建筑管理系统
1.1 整体解决方案
• 层级协调：采用全集成系统连接各子系统，如楼宇自动化、配电、安防，实现功能集成优化。
• 能源效率：依据EN 15232标准分类BAS系统性能（等级A最佳），提高能源效率。
• 安全与保护：中压开关设备采用气体绝缘（NXPLUS C）或空气绝缘（NXAirS）技术，利用SIPROTEC保护装置保证供电连续性。
1.2 高层建筑自动化
• 楼宇自动化：整合暖通空调、照明和安防系统，采用开放式通信协议（如KNX/EIB），满足EN 50090标准。
• 火灾防护：智能火灾探测系统（如Cerberus PRO FS720）实现早期预警，结合机电一体化疏散系统和智能消防措施。
• 安防系统：电子式防盗检测、视频监控与门禁系统结合，实施全集成安全防范管控。
1.3 区域控制与室内自动化
• 分布式能源管理：运用智能照明与能源管理降低运行费用，依据使用区域配置灵活控制策略。
• 环境因素：建筑布置系数（K plc）考虑地理与结构因素，如小房间、高频率设备占用，调整需求负载。
2 电能管理
2.1 测量参数与图形表示
• 关键参数：针对中压（电流、电压、功率），低压（视在/功率/电能），配电网络。
• 负荷曲线：15分钟间隔采样，支持年/月/周负荷显示，提供功率分布频率与峰值分析。
2.2 负荷曲线分析
• 需求基准：定义峰值/谷值负荷，分析能效趋势，优化电力合同。
• 电价机制：分时电价/需量费用，负荷管理可削减峰值功率，降低总账单。
2.3 智能电网应用
• 分布式光伏系统：集中式与分布式结合，遵循国家规范，适应屋顶倾角与空间布局。
• 智能交互：智能电表和远程控制提升电网管理效能，支持分布式能源并网。
2.4 运行管理优化
• 能源透明化：实时电能流量可视化，进行生命周期成本优化决策。
• 系统集成：采用Powermanager软件实现全网络数据采集与能效报表分析。
3 高层建筑设计任务
3.1 初步设计方法
• 功能分区：依据用途（办公/零售/酒店）分区设计配电网络，基于EN 3807基准估算需求功率。
• 设备选型：考虑地理条件（如高纬度地区变压器降容）和通风设计匹配建筑结构负载。
3.2 电能管理系统预先设计
• 测量配置：指定数据采集点，与表2-2一致，选择7KM PAC仪表支持透明化管理。
• 负荷管理：通过模拟软件优化需求，实现经济可靠的用电调度策略。
3.3 高层建筑边界条件
• 气候和地区：应对风荷载与地震影响，使用防震电缆与合规配电结构设计。
• 防火设计：采用阻燃母线槽与压力释放系统控制燃弧故障风险。
3.4 需求功率计算
• 修正系数：通过六个因素（布置/结构/舒适/空调/技术/BA/TBM）置平均需求密度（60–150 W/m²）。
• 实践经验：推荐功率密度94.5 W/m²，结合变压器冗余提升容量利用率。
4 电源网络规划
4.1 供配电任务与要求
• 网络结构：中压环网（20kV或10kV）提升供电可靠性，依据故障选择性配置保护开关。
• 安全标准：符合DIN VDE 0100-718/IEC 60364-7-718电气安全规范。
4.2 中压配电系统方案
• 供电层级：正常电源（NPS）、安全电源（SPS）和不间断电源（UPS）多级保障。
- 10kV方案：采用环式供电结构，变压器分区间散热优化，维持总容断电流55–250kA。
- 20kV方案：简化网络减少投资，适用大型用户如数据中心。
4.3 超高层供电理念
• 多重冗余：备用发电机与分布SPS环网结合，确保供电连续性。
• 智能穿越：高压直降技术应用于中高压一体化的复杂建筑系统优化。
5 系统设备选择
5.1 中压开关设备对比
- NXPLUS C：SF6气体绝缘紧凑型柜，适用于复杂高层环境。
- NXAirS：开放式设计适用于空气绝缘环境，灵活配置节约空间。
5.2 继电保护与配电网络
- SIPROTEC 4：集成差动与瞬动保护，支持高级保护功能配置。
- 选择性保护：空气/真空断路器通过时间级差设计，确保故障有效隔离。
5.3 变压器与母线槽
- GEAFOL干式变压器：适用于户内安装，具备低噪音、自熄特性。
- XL-II密集型母线槽：高电流密度设计，易于插接与散热。
5.4 低压配电柜配置
- SIVACON S8/8PT：模块化开关柜支持灵活配电，提高燃弧保护防护等级。
- 抽屉系统：固定式或抽出式设计满足复杂功能需求如无功补偿。
5.5 电能管理系统
- Powermanager：提供专业能效分析与图形化数据，支持COMPASS集成系统接口。
6 配电网络计算与选择性验证
6.1 短路电流评估
• 模拟工具：SIVACON软体模拟网络短路特性，合理设定SWD参数降低电弧灾害风险。
• 燃弧释放机制：开关柜需安装压力释放口设计，兼容建筑结构安全要求。
6.2 负荷流优化
- 能效计算：根据楼层分布使用SIMARIS Design软件评估变压器需求功率。
- 选择性保护优化：通过程序模拟故障电流路径，实现开断设备选择性理想配置。
附录
7.1 相关标准列表
• IEC/EN标准覆盖低壓设备配置、燃弧保护、电源兼容性与智能对象通信。
• 结合国家協會标准如VDE/VDE0100，实现欧洲标准的英桥。
7.2 缩略语举例
• AE（平均电价）、BACS（楼宇自动化）、EMC（电磁兼容）等缩写解释。
7.3 技术资源链接
• 提供中霊能源解决方案专题网址，昇级服务版与下载中心链接。
手册强调采用数字化工具进行设计计算、网络配置与运算，确保建筑供配电系统的安全运行与优化性能。
试读结束，高清完整版pdf/doc/ppt,请点下载
