【導(dǎo)讀】新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)也成為必然。本次論文所要研究的民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)，求對(duì)小區(qū)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。智能住宅小區(qū)的發(fā)展背景·······················································2. 我國(guó)智能建筑發(fā)展中存在的問(wèn)題·······························&#183

　　

【正文】 失上所 造成的 影響 程度 進(jìn)行分級(jí) ，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷： 1 符合下 列情況之一時(shí)，應(yīng)視為一級(jí)負(fù)荷 1）中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。 2）中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。 3）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。 2 在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將造成重大設(shè)備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。 由于民航雷達(dá)小區(qū)內(nèi)保障的主要設(shè)備有二次雷達(dá)和甚高頻地空通信系統(tǒng)， 是地面管制 中心使用的最關(guān)鍵設(shè)備之一，其中二次雷達(dá)功能是 讓 管制員看得見(jiàn)空中航班 所處的位置 、 高度、速度等信息，地空通信設(shè)備是 管制 員與飛行員通話(huà) 的 工具， 這兩個(gè)設(shè)備如因供電問(wèn)題而突發(fā)中斷，將導(dǎo)致 管制 人員，獲取不到 空中 目標(biāo)信息 ， 地空 雙方無(wú)法通 話(huà)， 管制 指令得不到實(shí)施， 而發(fā)生這種情況 直接措施就是拉開(kāi)各航班間 安全 間隔， 這樣減少空中航班的流量， 易 造成航班延誤或取消 。近年來(lái)就是 航班延誤造成社會(huì)性影響的事件也出現(xiàn)過(guò)，因此 民航這個(gè)重要的交通樞紐，相比鐵路、公路更易牽動(dòng)社會(huì)的神經(jīng)，易形成敏感事件，處理不當(dāng)易造成公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂，對(duì)經(jīng)濟(jì)造成重大損失。 而且 根據(jù) 《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施電氣分冊(cè)》 2021 版中 附錄表 對(duì)民用機(jī)場(chǎng)的各種相關(guān)設(shè)施的負(fù)荷級(jí)別定為一級(jí)負(fù) 荷和特別重要負(fù)荷， 因此民航雷達(dá) 站 小區(qū)參照分級(jí)負(fù)荷規(guī)定的條件，確定為一級(jí)負(fù)荷 ，其中工藝用電設(shè)備、消防設(shè)備、應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。根據(jù) 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500522021 中 規(guī)定一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)， 另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞； 規(guī)定一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電，應(yīng)符合下列要求： 民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)研究 16 1 除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并不得將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 2 設(shè)備的供電電源的切換時(shí)間，應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備允許中斷供電的要求。 對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，需要二路獨(dú)立 電源，由于雷達(dá)小區(qū)地處高山等偏僻地區(qū)，若引入兩路獨(dú)立市電，投入太大，因此一路主用電源采用高壓 市電， 直接從附近的城鎮(zhèn) 變電站引接 ， 供電電源架設(shè)高壓線(xiàn)，在距雷達(dá)站 450 米處采用電纜直埋入站；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 10kV 等級(jí)的配電電壓采用架空線(xiàn)路時(shí)輸送的功率 200～ 2021kW， 輸送距離可達(dá) 6～ 20km，而 6kV 等級(jí)的配電電壓采用架空線(xiàn)路時(shí)輸送的功率 100～1200kW， 輸送距離可達(dá) 4～ 15km；該雷達(dá)站小區(qū)距最 近 城鎮(zhèn) 變電站的距離約 10 公里，由于高電壓傳輸耗能小，而且在城鎮(zhèn)的小型變電站 10kV 是最常用的配電電壓，因此選擇的 該路市電采用 10kV 等級(jí)的配電電壓。 低壓配電系統(tǒng) 低壓配電系統(tǒng)原理 3 8 0 / 2 2 0 V 母 線(xiàn)1 0 k V / 4 0 0 V變 壓 器主 用 電 源 1 0 k V 市 電 備 用 電 源 3 8 0 / 2 2 0 V 油 機(jī)G 1 G 2油 機(jī) 控 制 柜U P S工 藝 設(shè) 備 電 源主 樓和 塔臺(tái) 用電站 內(nèi)照 明安 防和 消防 用電變 電站 和油 機(jī)房 用電自 動(dòng)補(bǔ) 償柜備用. . . . . .低 配壓 電 屏 圖 低壓配電系統(tǒng)原理圖 本 小區(qū)采用 高供低備主結(jié)線(xiàn)方案， 主要原因是民航雷達(dá)站小區(qū)的建筑規(guī)模較小，用電量不大，而且地處偏僻高山，獲得兩路獨(dú)立的市電電源難度較大，具體的配電原理如下： 如圖 所示， 兩路電源由 一路 10kV 電源 和 380/220V 的兩部民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)研究 17 油機(jī) 組成，其中 10kV 高壓市電 主電源 通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換成低壓電壓配給低壓負(fù)荷。備用電源 采用自備一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組， 當(dāng)市電中斷時(shí)直接從低壓側(cè)供電， 另 還 設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組， 通過(guò)油機(jī)控制柜進(jìn)行切換控制， 作為 第一臺(tái)油機(jī) 的 備用 。對(duì)于 工藝設(shè)備， 根據(jù)不間斷供電的要求 ， 由 冗余功能 的 不間斷電源 UPS 在線(xiàn) 供電，并作為 主用電源中斷時(shí)的不間斷 應(yīng)急電源 ， 以保證重要 系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 因此 正常情況下，兩路電源只有市電回路帶電，備用電源為冷備用，應(yīng)急電源為熱備份。其余的低壓負(fù)荷通過(guò)低壓配電屏分路開(kāi)關(guān)提供，對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償采用低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式進(jìn)行，并為小區(qū)今后的發(fā)展預(yù)留備用的低壓配電開(kāi)關(guān)。 從圖 中低壓配電屏分路開(kāi)關(guān)至各終端用電設(shè)備或樓層配電盤(pán)線(xiàn)路 屬 于低壓配電干線(xiàn)，低壓配電干線(xiàn) 的配線(xiàn)方式 通常 稱(chēng)為低壓配電方式 ，如下圖 所示 。 圖 低壓配電方 式 低壓配電 方式可分為放射式和樹(shù)干式兩大類(lèi)。放射式配電是一個(gè)獨(dú)立負(fù)荷或集中負(fù)荷均由一個(gè)單獨(dú)的配電線(xiàn)路供電，對(duì)于供電可靠性要求高 、單臺(tái) 設(shè)備容量較大 或容量比較集中的場(chǎng)所 ，要考慮放射式供電方案。 樹(shù)干式配電是一個(gè)獨(dú)立負(fù)荷或集中負(fù)荷按它所處的位置依次連接到某一條配電干線(xiàn)上。樹(shù)干式配電所需配電設(shè)備及有色金屬消耗量較少，系統(tǒng)靈活性好，但干線(xiàn)故障時(shí)影響范圍大，一般適用于用電設(shè)備比較均勻、容量不大、又無(wú)特殊要求的場(chǎng)合?；旌鲜?即放射－樹(shù)干組合方式。在選擇低壓配電方式 前，應(yīng) 根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)和容量進(jìn)行分組組合 ，再進(jìn)行相應(yīng)的配電分配。由于民航雷達(dá)站 小區(qū)屬于一級(jí)和特別重要負(fù)荷，為了實(shí)現(xiàn) 配電系統(tǒng) 的 高 可靠性 ， 小區(qū) 低壓配電 干線(xiàn)的配電 方 式以放射式為主， 樓層配電則為混合式 。 民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)研究 18 配電系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 根據(jù) 以上針對(duì)本小區(qū)的低壓配電系統(tǒng)原理分析 ，結(jié)合小區(qū)的實(shí)際需求，進(jìn)行具體的低壓配電系統(tǒng)各設(shè)施的設(shè)計(jì)。 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 依據(jù) 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500522021 中 規(guī)定 控制各類(lèi)非線(xiàn)性用電設(shè)備所產(chǎn)生的諧波引起的電網(wǎng) 電壓正弦波形畸變率，宜選用 D， yn11 接線(xiàn)組別的三相配電變壓器 ， 結(jié)合小區(qū)設(shè)計(jì) 負(fù)荷有功功率 為 110kW，特 配置 一臺(tái) 10kV/干式變壓器 （ SCB10－ 160kVA， Uk=%） 。 高低壓配電共 設(shè)計(jì) 兩面高壓柜和五面低壓柜： 一面高壓進(jìn)線(xiàn)柜，一面高壓變壓器柜，一面低壓計(jì)量柜，一面低壓進(jìn)線(xiàn)柜，一面電容補(bǔ)償柜 ，兩面低壓出線(xiàn)柜。 低壓側(cè)設(shè)重要負(fù)荷的專(zhuān)用母排 ，將單相負(fù)荷均勻地分配到三相電源的各相上。 功率因數(shù) 補(bǔ)償 ， 設(shè)計(jì)的 原始功率因數(shù) 取 ，補(bǔ)償后功率因數(shù)低壓側(cè) 要求 達(dá)到 。 根據(jù) 《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施電 氣分冊(cè)》 2021 版中 提高功率因數(shù) 措施和 無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的選擇， 采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償方式， 設(shè)計(jì)采取在小區(qū) 變電站內(nèi)低壓 側(cè) 集中補(bǔ)償。 查 《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施電氣分冊(cè)》 2021 版 附錄 表 可知每千瓦有功負(fù)荷設(shè)備所需無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘繛? kVar/kW,本小區(qū)有功負(fù)荷為 110kW，可計(jì)算出 需設(shè)計(jì)的 無(wú)功功率補(bǔ)償容量為 kVar，實(shí)際 配置的補(bǔ)償容量為 48 kVar。 本雷達(dá) 小區(qū) 內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的變電站及油機(jī)房。 油機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)兩 臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)， 根據(jù) 《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù) 措施電氣分冊(cè)》 2021 版 柴油發(fā)電機(jī)組的容量選擇中柴油發(fā)電機(jī)容量計(jì)算公式 ， 可得柴油機(jī)需 設(shè)計(jì) 的額定功率為 kW，實(shí)際配置 柴油發(fā)電機(jī)組的容量， 常載功率為 120kW，油機(jī) 帶自動(dòng)檢測(cè)和起動(dòng)功能，在市電斷電后 15s 內(nèi)起動(dòng)并帶負(fù)荷運(yùn)行。 油機(jī)與市電的 切換 設(shè)計(jì)， 當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)， 由低壓進(jìn)線(xiàn)柜的 ATS 開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換，該臺(tái)油機(jī)可帶全部負(fù)荷。當(dāng)該油機(jī)發(fā)生故障時(shí)， 可由 另一臺(tái) 備用 油機(jī)供電。 在主樓每個(gè)樓層和塔臺(tái)分別設(shè)照明、動(dòng)力配電柜（箱） ，從低壓出線(xiàn)柜引出多路線(xiàn)， 采用放射式配電方式， 分別接到不同的配電箱，這樣當(dāng)某 條線(xiàn)路故障時(shí)，對(duì)其余的出線(xiàn)不會(huì)造成影響 。工藝設(shè)備設(shè)專(zhuān)用 工藝 配電 箱 ， 電源 引自低壓 出線(xiàn)柜兩個(gè)獨(dú)立 回路，兩路電源經(jīng) 冗余功能 UPS 引至工藝配電箱， 考慮今后發(fā)展因素 ，工藝設(shè)備負(fù)荷 設(shè)計(jì) 為 45 kVA， 配置的 UPS 輸出功率選擇 60kVA，且應(yīng)急供電時(shí)間不小于 1 個(gè)小時(shí) 。低壓 配電干線(xiàn) 的 工藝 電纜采用交聯(lián)聚乙烯電力電纜，采用電纜民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)研究 19 橋架敷設(shè)方式。 低壓配電系統(tǒng)的配置性能 針對(duì)以上低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù) 和系統(tǒng)的配置參數(shù) ， 下面 對(duì)所配置的低壓系統(tǒng)的性能進(jìn)行 比較 分析。 變壓器 配置的額定功率 為 160kVA， 設(shè)計(jì)的負(fù)載有功功率為 110 kW， 按功率補(bǔ)償后的 變壓器低壓側(cè) 功率因素為 ，則 設(shè)計(jì)負(fù)載的視在 功率 約 為 122kW， 因此該變壓器 的負(fù)載率 約 為 76％， 處于 變壓器的最佳負(fù)載率在 40%80%之間，可 避免較大的無(wú)功功率損耗和過(guò)負(fù)載情況發(fā)生 。 無(wú)功補(bǔ)償容量 一般配置在 變壓器容量的 15％～ 30％ 之間，即在 24～ 48kVar 范圍 ， 配置 采用最大的估算容量 ，設(shè)計(jì)的容量為 kVar＜ 48kVar， 由于采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償方式， 而且設(shè)計(jì)的容量所取的功率因素相對(duì)固定的值 ， 實(shí)際運(yùn)行中功率因素是變化的，因此補(bǔ)償電容器的配置 容量留有適當(dāng)裕量， 以便根據(jù) 實(shí)際負(fù)載功率因素的變化投送相應(yīng)的補(bǔ)償容量 ，避免補(bǔ)償容量不足的情況發(fā)生 。 柴油發(fā)電機(jī)配置容量為 120kW，設(shè)計(jì)容量為 kW，剛好占配置容量的 88%，這樣 可以避免超載運(yùn)行，也能避免低負(fù)載 造成柴油燃燒不充分對(duì)發(fā)電機(jī)組的損害問(wèn)題，使得柴油發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行， 延長(zhǎng)柴油發(fā)電機(jī)組的使用壽命 ，也能滿(mǎn)足小區(qū)今后的發(fā)展需求 。 配置的 UPS額定功率 60kVA，設(shè)計(jì) 的工藝負(fù)荷 為 45 kVA，負(fù)載率 75%，剛好處于 UPS 最佳運(yùn)行效率的負(fù)載率區(qū)間 60%到 80%，這與 《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施電氣分冊(cè)》 2021 版 UPS 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外的設(shè)備供電時(shí)， UPS 的輸出功率為最大負(fù)荷的 的要求一致 。 若按設(shè)計(jì)負(fù)荷的 45 kVA 容量配置，有些 設(shè)備啟動(dòng)電流大，很容易出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行 的情況 ，對(duì) UPS 造成損害 ； 若配置更大容量的 UPS，則會(huì) 存在 負(fù)載率過(guò)低 問(wèn)題 ，影響 UPS 的運(yùn)行效率， 造成 能 源浪費(fèi)，因此 配置容量 60kVA 能確保 UPS高效穩(wěn)定 可靠 運(yùn)行 。 分戶(hù)配電設(shè)計(jì) 計(jì)算 負(fù)荷 的 定義 電力負(fù)荷是指所有用電設(shè)備所需用 電功率總和，所謂計(jì)算負(fù)荷，就是在已知用電設(shè)備性質(zhì)、容量等條件下，按照一定的方法，通過(guò)計(jì)算確定的電力負(fù)荷。 根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 電氣 分冊(cè) 》 2021 版 ， 計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)相當(dāng)于同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷的最大熱效應(yīng)。通常采用計(jì)算范圍內(nèi) 30 分鐘最大平均負(fù)荷，作為計(jì)算負(fù)荷。 民航雷達(dá)站小區(qū)電氣智能化設(shè)計(jì)研究 20 計(jì)算 負(fù)荷 的方法 計(jì)算負(fù)荷常用的計(jì)算方法有 單位指標(biāo)法 ， 需要系數(shù)法 。其中單位指標(biāo)法是根據(jù)已有的單位用電指標(biāo)來(lái)估算計(jì)算負(fù)荷的。需要系數(shù)法 用設(shè)備 容量 乘以需要系數(shù) ，直接求出計(jì)算負(fù)荷， 這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛， 本次論文設(shè)計(jì)采用 需要系數(shù)法。 需要系數(shù)法在分戶(hù)配電設(shè)計(jì)中常用到的公式如下： ??3 計(jì)算容量（含計(jì)算有功功率、計(jì)算視在容量、計(jì)算無(wú)功功率） 1） 計(jì)算有功功率： exjs PKP ?? （ ） 式中 jsP —— 計(jì)算有功功率，（ kW） ， xK —— 需要系數(shù) ， eP —— 設(shè)備容量，（ kW）。 2）計(jì)算 視在容量：