智能楼宇配电系统的应用研究

河南机电高等专科学校毕业设计/论文前 言随着我国经济的发展，居民对用电量的要求越来越高。家用电器从八十年代的黑白电视机、收音机、电风扇、洗衣机，到现在的大屏幕彩色电视机、DVD、微波炉、消毒柜、电脑、电热水器、空调等，有的家庭甚至拥有好几部空调。此外，一些大功率家用电器设备也逐步进入百姓家庭，比如电灶（即热式电热水器）、小型中央空调等。家用电器发展之迅猛，已大大超过人们对住户面积的要求，将来的发展速度更是难以预料。再加上我国人民生活水平的不断提高，通讯与信息技术的发展，人们对楼宇设计的要求标准也不断向智能化过渡。作为建筑业的一个主要组成部分的电气设计在如何提高，满足时代的要求，也有了很大的发展。在传统的低压供电系统中主要强调过载、短路保护，其目的是保护用电设备、供电线路不受损坏。近年，已提出了人身安全的观点，住宅的电气设计首先是要考虑到人身的安全，并且可靠、舒适、美观和利于发展。同时相当多的普通楼宇防雷系统不但不能保护高层楼宇的电子设备和智能系统，反而可能引入雷电，加倍雷击损失。这些不但对楼宇配电系统的可靠安全性提出了要求，同样也对电气电子信息设备的综合防雷掀起了新的挑战。正确设计智能楼宇的配电系统和综合防雷，是确保智能楼宇安全、可靠、舒适和有利于发展有前提。全文共分为六章，第一章为绪论，重点介绍了普通楼宇配电系统和防雷措施中存在的主要问题及本文要设计研究的重点。第二章对智能楼宇配电系统的有关问题的进行了深入的研究，包括电气负荷的计算和用电设备容量的选择，并提出进一步提高配电系统可靠性的措施。第三章重点探讨解决低压配电系统中出现漏电时的人身触电危险性及漏电引起火灾危险性的问题。第四章是对智能楼宇综合防雷的研究。提出了综合防雷的几种措施，特别对电气电子设备的防雷进行了详细的论述。第五章对智能楼宇配电系统智能化作了一般的分析和研究。第六章为结束语，对本设计论文的总结，并进一步提出了课题的发展方向。本文的撰写得到了指导老师马临超讲师及其他老师同学的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！由于论文撰写时间较紧，文中难免有缺憾和不足之处，请谅解指正！河南机电高等专科学校毕业设计/论文目 录摘 要 .I第 1 章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 普通楼宇配电系统和防雷措施中存在的主要问题 .11.3 智能楼宇配电系统智能化的相关问题 .31.4 本文所要研究的主要内容 .3第 2 章 智能楼宇配电系统的有关问题的研究 .52.1 负荷计算的有关问题 .52.2 电力负荷的相关计算 .62.3 供配电设备容量的选择 .92.4 提高智能楼宇配电系统的可靠性措施 .142.5 小结 .15第 3 章 智能楼宇电气设计中用电安全问题的研究 .163.1 低压三相供电系统中漏电危险性及其防范措施 .163.2 智能楼宇低压配电系统漏电的火灾危险性 .173.3 小结 .17第 4 章 智能楼宇综合防雷设计的相关问题的研究 .184.1 智能楼宇加强雷电防护的重要性 .184.2 智能楼宇的综合防雷措施 .204.3 智能楼宇综合防雷设计基本原则 .254.4 小结 .26第 5 章 智能楼宇配电系统的智能化 .275.1 楼宇智能建筑系统的现状 .275.2 智能楼宇配电系统的智能管理 .275.3 小结 .29第 6 章 结束语 .30致 谢 .31河南机电高等专科学校毕业设计/论文参考文献 .32河南机电高等专科学校毕业设计/论文I摘 要随着人们生活水平的不断提高，通讯与信息技术的发展，人们对楼宇设计的要求标准也不断向智能化过渡。出现了住宅中各种通信、家电、安保设备等通过总线技术进行监视、控制与管理的智能楼宇建筑系统，这一趋势势必给现代楼宇设计带来一系列新的问题。正确设计智能楼宇的配电系统和综合防雷，是确保智能楼宇安全、可靠、舒适和有利于发展的前提。科学合理的进行负荷计算是提高楼宇配电系统的可靠性、正确选择各类配电设备容量的前提。本文对负荷计算中相关问题进行了分析和探讨，就重要设备的容量选择作了详细的论述，并提出了进一步提高配电系统可靠性的措施。安全第一，当今电气设计中，人身安全及消防安全已提高到了首位，为摆脱传统低电压供电系统中主要强调过载、短路保护以保护用电设备和供电线路不受损坏的缺点。本文对低压供电系统中出现漏电时的人身触电危险性及漏电引起的火灾危险性原因进行了讨论并给出了相应的防范措施。普通楼宇防雷系统不但不能保护高层楼宇的电子设备和智能系统，反而可能引入雷电，加倍雷击损失。因此智能楼宇对防雷系统要求越来越高，本文对智能楼宇中直击雷和感应雷进行了探索及雷电的电磁兼容性问题进行了讨论分析，提出了楼宇内可靠的电子设备的综合防雷保护措施。同时，为了达到智能控制，提高管理质量、减少管理人员，现代智能建筑系统以大跨度框架式建筑结构为基础，由智能建筑环境内的系统集成中心利用综合布线系统形成标准化强电与弱电接口，连接楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS) 、办公自动化系统(OAS)，实现 3A 功能。本文就 BAS 中相关配电系统智能化的功能及应用作了简单的讨论和研究。关键词：智能楼宇；电气设计；综合防雷。AbstractWith the constant improvement of peoples living standard, the development of communication and information technology, between people and demand standard that building design to intelligent to carry out the transition constantly too. Appear house various kinds of communication, electrical home appliances, security protection equipment, etc. is it monitor, control intellectual building system in management to go on through bus technology, this trend certainly will design and bring a series of new 河南机电高等专科学校毕业设计/论文IIproblems to the modern building. Design the distribution systems of the intellectual building correctly and defend the thunder, guaranteeing intellectual buildings security, reliable, comfortable and prerequisite favorable to development.The science reasonable carries on the load computation is enhances the building electrical power distribution system the reliability, correctly chooses each kind of switching equipment capacity the premise. This article to shouldered in the computation to be connected the question to carry on the analysis and the discussion, the important equipment capacity choice has made the detailed elaboration, and proposed further enhanced the electrical power distribution system reliable measure.The safety first, now in the electrical design, the personal safety and the fire prevention were safe enhanced to the first place, for got rid of in the traditional low voltage power supply system the main emphasis to overload, short-circuits the protection by to protect the current collector and the supply line not the shortcoming which damaged. This article appears when the leakage to the low pressure power supply system in the person receives an electric shock the fire hazardous reason which the risk and the leakage causes to carry on discussed and has produced the corresponding guard measure.The ordinary building anti-radar system not only cannot protect the high level building the electronic installation and the intelligent system, instead possibly introduces the thunder and lightning, doubles is struck by lightning the loss. Therefore the intelligent building is more and more high to the anti-radar system request, this article straight struck the thunder and the induction thunder to the intelligent building in has carried on the exploration and the thunder and lightning electromagnetic compatibility question has carried on the discussion analysis, proposed in the building the reliable electronic installation synthesis anti-radar protective measures.At the same time, in order to achieve the intelligent control, improves the management quality, the reduction administrative personnel, the modern intelligence construction system take the great span frame posture construction structure as the foundation, forms the standardized strong electricity and the weak electricity connection by the intelligent construction environment in system integration center using the synthesis wiring system, the connection building automated system (BAS), the correspondence automated system (CAS), the office automation system (OAS), realizes the 3A function. This article was connected the electrical power distribution system intellectualization function on BAS in and should serve as the simple discussion and the research.河南机电高等专科学校毕业设计/论文IIIKey word: the intelligent building；electricity design；synthesis anti-rad河南机电高等专科学校毕业设计/论文1第 1 章 绪 论1.1 引言随着人们生活水平的不断提高，通讯与信息技术的发展，人们对楼宇设计的要求标准也不断向智能化过渡，这势必对楼宇供配电系统的安全、可靠性及防雷措施提出了更高的要求，对楼宇内智能系统的环境保护提出了更高的要求。1.2 普通楼宇配电系统和防雷措施中存在的主要问题1.2.1 用电负荷计算存在的问题在普通楼宇中，为了节约成本、减少开支，每户的用电负荷都定得很低，所配置的电表，开关及导线截面均偏小，根本无法满足现代电气设备的要求，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。于1999 年 6 月 1 日起正式施行的国家标准住宅设计规范（GB50096-1999 ），它的一些规定已脱离了客观发展的现实。当时规定住宅使用面积最大为 68 ，2m而现在许多住宅面积已超过了 100 ，特别在一些经济发达地区，新建的住宅套2m型面积高达 100160 且已占了相当大的比例，有些面积甚至更大。电视机、2空调往往有 24 部，早已超过了每户 4kW 的设计标准；另一方面，从家用电器的发展趋势来看，今后负荷的增长点将主要在厨房和卫生设备上，如现在市场上见到的即热式电热水器其功率达 6kW10kW ，电灶的功率为 3kW12kW。可见随着目前发展的现状，我们应结合各地的实情加以调整。据有关专家预测，20002010 年将是住宅用电负荷的快速增长期，其中 20002005 年增长速度适中，大约是前 10 年的 2 倍；而 20062010 年住宅电气负荷将进入迅速增长期。这是因为一些高品质的家用电器将会普及而且迅速增长，如智能温控电热膜、电热线，厨房设备，供热设备等。20102020 年住宅电气负荷将进入缓慢增长期。根据家用电器的寿命规律，现在已进入家庭的传统家电和采用变频技术、数字技术、模糊控制技术的新产品，到 2010 年以后将逐步进入更新换代时期。经济增长也逐步由过去的增量型转向增值型，由能耗型转向技术节能型。这样一来，采用高新技术武装起来的家电，其产品从高耗能变为低耗能，到那时住户的用电负荷就不会有过快的增长。当经济技术发展到一定水平，用电指标趋于平衡饱和，甚至略呈下降趋势。河南机电高等专科学校毕业设计/论文21.2.2 供电系统的安全可靠性方面存在的问题（1）传统的低压供电系统设计主要强调过载、短路保护，用来保护用电设备、供电线路不受损坏；（2）当接用单相不平衡负荷时，联结组别为 Y， yn0 的配电变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的 25%，因而严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分发挥。按配规规定，低压为 TN 及 TT 系统时，宜选用联结组别为 D，yn11 的变压器。这种联结组别变压器的中性线电流允许达到相电流的 75%以上，对于主要是单相负荷的住宅显得尤为重要。况且，D，yn11 联结变压器比 Y，yn0 联结变压器更有利于抑制高次谐波和单相接地故障的切除；（3）总等电联结作为接地故障保护的重要电气安全措施之一，被广泛实施，低规和防雷规都有规定。但在某些建筑物内的变电所竟没有总等电位联结，这样难以防止变电所高压侧接地故障引起建筑物内低压用户的电气事故。（4）现代的电气系统中，漏电保护的作用非常重要，能有效的防止接地故障引起的人身电击和电气火灾，但当其选用或接线不正确时，会降低供电系统的可靠性与安全性。（5）低规规定，低压保护电器要切断短路故障电流，应满足短路条件下的动稳定和热稳定要求，还必须具备足够的通断能力。但有些变电所内未进行计算就选用微型断路器，而微型断路器的短路分断能力小于它所保护内的短路故障电流，发生故障时，非但不能保护故障线路，反而会因微型断路器的分断能力过小而引起微型断路器的爆炸，危及人身和其它电气设备线路的安全运行。同时规定低压配电系统上下级保护电器的动作应具有选择性，非重要负荷的保护电器可采用无选择切断。可是在许多变电所设计中，无论负荷重要与否，上下级均为非选择性塑壳断路器，也就无法保证保护电器的选择性。1.2.3 综合防雷及电磁兼容设计的有关问题作为智能楼宇，电子设备和智能系统不断增加，防雷系统更不可少，然而普通楼宇防雷系统设计考虑不深，即使加强传统防雷，也只能保护建筑物本身，不能完全消除电网中由雷电引起的暂态过电压，感应雷电脉冲一般在千伏以上降低，不但不能对智能化电子设备起保护作用，反而有可能加大其损失。对于现代的智能楼宇，必须采取综合防雷方式，即在常规防雷基础上，针对建筑物、特殊用房和重要设备采取各种相应的防雷保护措施，确保建筑物和建筑物内所有保护对象的防雷安全。河南机电高等专科学校毕业设计/论文3电子设备的广泛应用和发展，必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加，也就是说，电子设备不可避免地在电磁环境（EME）中工作。因此，必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。电磁兼容性（EMC）技术是一门关于抗电磁干扰（EMI）影响的科学。目前，就世界范围来说，电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科。电磁兼容的中心课题是研究控制和消除电磁干扰，使电子设备或系统与其它设备联系在一起工作时，不引起设备或系统的任何部分的工作性能恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不辐射任何不希望的能量，又应该不受任何不希望有的能量的影响。但许多楼宇的电气设计对电磁兼容的问题并未引起足够的重视。1.3 智能楼宇配电系统智能化的相关问题在普通楼宇中，一般都是采用人工操作、人工监控，这样不但不能及时的预见、减少电气事故的发生，也给管理带来了诸多不便，在当今，通讯与信息技术不断发展，人们对楼宇设计的要求标准也不断向智能化过渡。出现了住宅中各种通信、家电、安保设备等通过总线技术进行监视、控制与管理的智能楼宇建筑系统，这样不但能大大的减少楼宇监控人员，为楼宇管理员和业主提供方便，更加能预见事故的发生防范于未然。1.4 本文所要研究的主要内容本文研究的重点是智能楼宇的配电系统设计和综合防雷设计，同时也有智能楼宇配电系统智能化管理的讨论研究。在配电系统设计中，主要讨论了电气负荷的计算和用电设备容量的选择，并提出进一步提高配电系统可靠性的措施。针对目前对于小康社会住宅的电气设计首先要考虑到人身安全，并且可靠、舒适、美观和利于发展的原则，还将探讨解决低压配电系统中出现漏电时的人身触电危险性及漏电引起火灾危险性的问题。对系统的综合防雷，从拦截、屏蔽、均压、分流和接地五种方法上作了比较详细的分析，并对保证电子设备的电磁兼容性提出了适合的措施。楼宇智能化是人们对生存环境要求的一个质的转变。科技进步日新月异，综合国力竞争日趋激烈,用计算机完全上述各种管理与统计工作就显得十分重要，它能显著减少管理人工作量和提高科学管理水平。河南机电高等专科学校毕业设计/