隨著高層、超高層建筑的大量出現(xiàn)，如何降低大廈的運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)開(kāi)源節(jié)流已成為物業(yè)管理公司必須面對(duì)的課題。大家都知道，在建筑的運(yùn)行成本中，大廈設(shè)備用電的電費(fèi)支出占相當(dāng)大的比例。而電費(fèi)單價(jià)的高低與大廈的相關(guān)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理水平是密不可分的。
我國(guó)目前的電價(jià)結(jié)構(gòu)仍是由基本電費(fèi)和計(jì)量電費(fèi)組成。通常，辦公商用大廈的電費(fèi)支出是供電部門(mén)按每臺(tái)變壓器的需量電費(fèi)(按變壓器的總?cè)萘坑?jì))加計(jì)量電度電費(fèi)來(lái)計(jì)算的。而物業(yè)管理公司則通常以辦公面積計(jì)算公共水電費(fèi)的方式分?jǐn)傊醒肟照{(diào)、電梯、照明等設(shè)備用電的電費(fèi)。變壓器的投入量不同及其利用率的高低，將直接影響電費(fèi)的單價(jià)水平，造成電費(fèi)的收支不平衡。因此，通過(guò)提高變壓器的利用率，在相同的用電負(fù)荷情況下，減少變壓器的投入量，將可以降低變壓器的基本電費(fèi)和變損。而大廈的設(shè)計(jì)者們?nèi)菀缀鲆曉O(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，不能充分考慮設(shè)備運(yùn)行的季節(jié)性和大廈使用率的高低對(duì)用電需求的影響。所以，很多大廈的供配電設(shè)備常常在設(shè)計(jì)上存在大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，造成運(yùn)行成本的上升。
時(shí)代廣場(chǎng)是深圳市首座全面投入使用的智能大廈。地面３８層，地下３層，建筑面積８７０００ｍ２。電力負(fù)荷總?cè)萘繛椋罚担埃埃耄觯幔闪_(tái)１２５０ｋｗａ的變壓器組成。大廈投入使用后，由于受出租使用率和氣候溫度變化的影響，用電量波幅很大，通常需要投入１～４臺(tái)變壓器數(shù)量不等。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的原因，系統(tǒng)必須同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)變壓器，才能保證正常運(yùn)行，每臺(tái)變壓器的平均利用率常常不足３０％，造成空耗１～２臺(tái)變壓器的基本電費(fèi)和變損，按該地區(qū)的電價(jià)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，僅此一項(xiàng)每年就浪費(fèi)高達(dá)百萬(wàn)元。
１ 大廈供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況及其存在的問(wèn)題
基于高層建筑供電安全性、可靠性的更高要求，通常均按一級(jí)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)：即高壓１０ｋｖ雙電源分段供電，互為備用，如圖１(實(shí)線部分)所示。六臺(tái)低壓變壓器分三段運(yùn)行，每二臺(tái)變壓器為一組，分別由不同的高壓１０ｋｖ電源供電。通過(guò)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)互為備用；通過(guò)三臺(tái)開(kāi)關(guān)柜間的'聯(lián)鎖，防止變壓器間的并聯(lián)運(yùn)行，避免造成１０ｋｖ高壓系統(tǒng)短路或向１０ｋｖ高壓系統(tǒng)電網(wǎng)反供電的安全事故發(fā)生。系統(tǒng)負(fù)荷分布概況：１＃、２＃變壓器供大廈辦公和照明用電；３＃、４＃變壓器供四臺(tái)冷凍機(jī)組和其它動(dòng)力用電；５＃、６＃變壓器供電梯、給排水等其它動(dòng)力用電。由于雙電源供電，互為備用，從一定程度上提高了供電的可靠性。但由于六臺(tái)變壓器分三段運(yùn)行，至少需要同時(shí)投入三臺(tái)變壓器運(yùn)行才能滿足整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷用電，難以滿足大廈在不同的季節(jié)，溫度不同的出租使用面積等各種工況下合理調(diào)整復(fù)壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)的需求。
２ 大廈供配電系統(tǒng)的技術(shù)改造要點(diǎn)
從大廈一次線路系統(tǒng)圖(如圖１所示)不難看出，只要在系統(tǒng)的分段點(diǎn)增加二臺(tái)聯(lián)絡(luò)柜，便能解決上述問(wèn)題。六臺(tái)變壓器通過(guò)五臺(tái)聯(lián)絡(luò)柜的分合，按實(shí)際用電量合理投切變壓器，隨變壓器的投入量分段運(yùn)行，向整個(gè)低壓系統(tǒng)負(fù)荷供電。這一方案的技術(shù)難點(diǎn)在于，如何解決多個(gè)開(kāi)關(guān)的相互聯(lián)鎖，防止變壓器間的并聯(lián)運(yùn)行造成上述高壓系統(tǒng)短路或反供電安全事故的發(fā)生。
由三臺(tái)開(kāi)關(guān)的相互聯(lián)鎖延伸到五臺(tái)開(kāi)關(guān)的相互聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變壓器的多種組合運(yùn)行。由圖１得出結(jié)論：無(wú)論系統(tǒng)由多少臺(tái)變壓器組成，只要任意一臺(tái)開(kāi)關(guān)柜與相鄰的開(kāi)關(guān)能實(shí)現(xiàn)互鎖，便滿足了整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)鎖要求。
(１)如圖２所示：變壓器主開(kāi)關(guān)的二次回路中，任何一臺(tái)變壓器的主開(kāi)關(guān)(如ａ３)，只要與相鄰的兩聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)ｑ２、ｑ３互鎖，實(shí)現(xiàn)三臺(tái)開(kāi)關(guān)的互鎖。即ａ３合閘的前提條件是：ｑ２、ｑ３的互鎖常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，即兩開(kāi)關(guān)在分閘的位置時(shí)，ａ３的合閘線圈ｙｃ得電，合閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作。ａ３合閘后，ｑ２、ｑ３的操作程序按下述聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制原理執(zhí)行，其它開(kāi)關(guān)均可處于任意狀態(tài)；
(２)如圖３所示：聯(lián)絡(luò)柜開(kāi)關(guān)的二次回路中，任何一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)(如ｑ２)只要與相鄰的兩聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)ｑ１、ｑ３和相鄰的兩變壓器主開(kāi)關(guān)ａ２、ａ３聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)五臺(tái)開(kāi)關(guān)間的聯(lián)鎖。也就是說(shuō)，ｑ２合閘的前提條件是：ｑ１和ａ２或ｑ３和ａ３的常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，即ｑ１和ａ２或ｑ３和ａ３在分閘位置時(shí)，ｑ２的合閘線圈ｙｃ得電，合閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作。ｑ２合閘后，ｑ１、ａ２、ｑ３、ａ３的操作按相應(yīng)的開(kāi)關(guān)控制原理執(zhí)行，其它開(kāi)關(guān)處任意狀態(tài)。這樣便確保了十一臺(tái)開(kāi)關(guān)甚至無(wú)限多的開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖，即可根據(jù)實(shí)際用電量投入變壓器運(yùn)行：投入一臺(tái)變壓器時(shí)，全段供電運(yùn)行，其它變壓器主開(kāi)關(guān)因聯(lián)鎖處于分閘位置；投入二臺(tái)變壓器時(shí)，分兩段運(yùn)行，其它變壓器的主開(kāi)關(guān)及分段的聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)因聯(lián)鎖處于分閘狀態(tài)。依此類(lèi)推，投入任意數(shù)量變壓器運(yùn)行均能滿足系統(tǒng)的聯(lián)鎖要求。確保了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，由于變壓器組合運(yùn)行方式的重要，又大大提高了供電的可靠性。
３ 元件選型及其工作原理分析說(shuō)明
該系統(tǒng)使用的是世界著名品牌ａｂｂ系列開(kāi)關(guān)，保護(hù)功能齊全，自動(dòng)化程度高，性能可靠。
(１)上述所有開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖觸點(diǎn)均為開(kāi)關(guān)本體觸點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作；
(２)所有開(kāi)關(guān)正常狀態(tài)均為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。從圖２、圖３中不難看出，變壓器主開(kāi)關(guān)操作電源取自開(kāi)關(guān)進(jìn)線端，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)操作電源取自開(kāi)關(guān)的任意端，并均設(shè)有失壓脫扣裝置，進(jìn)一步確保所有開(kāi)關(guān)在斷電時(shí)處于分閘狀態(tài)，避免了開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作；
(３)開(kāi)關(guān)所有操作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(如ｙｃ－合閘、ｙｏ—分勵(lì)、ｙｕ—失壓)均為瞬間電源驅(qū)動(dòng)，故障率低。更詳細(xì)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作機(jī)構(gòu)原理請(qǐng)參閱相關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。
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