高层建筑配电系统的可靠性分析

　　摘要：近年来，我国的高层建筑像雨后春笋般地拔地而起。它们在政治、经济以及人民生活各方面都起着巨大的作用。高层建筑中的电气自动化水平都是比较高的，而支持和保证他们正常工作的，都离不开供配电系统，因此，本文对高层建筑中配电系统的可靠性进行了分析和研究。
　　关键词：高层建筑；配电系统；可靠性
　　
　　研究高层建筑配电系统，主要是通过评估当前设计、运行中常用的高层建筑的主要配电模式的供电可靠性，找出薄弱环节，为改善运行的供电方案和指导今后的高层建筑供配电方案设计提供依据。因此，对供电可靠性的要求仅仅定性的规定已不能解决全部问题，如何对建筑物供电可靠性定量评估对于现代建筑有着非常深远的意义。
　　一、建筑物配电系统可靠性分析方法
　　目前用于定量分析评估配电系统可靠性的方法可以分为三类：解析法、模拟法和人工智能法。
　　1、解析法
　　解析法是根据系统的结构、系统和元件的功能以及两者之间的逻辑关系，建立系统的可靠性概率模型。通过递推或迭代等过程精确求解模型，从而计算出系统的可靠性指标。
　　2、模拟法
　　模拟法又分为蒙特卡洛模拟法与混合法。蒙特卡洛模拟法，在已知配电系统各元件的可靠性原始数据的前提下，通过计算机模拟随机出现的各种运行状态，从大量的模拟试验结果中统计出系统的可靠性指标。模拟法要求随机模拟次数与系统的规模无关，收敛速度与问题的维数无关，算法和程序结构都较简单，可以求解出可靠性指标的概率分布，适宜于求解多维、环境因素复杂的问题，多用于复杂大系统的可靠性评估。但模拟法计算量大，需要较长的模拟试验时间；混合法，混合法是蒙特卡洛模拟法和解析法的有机组合。基本思想是：用蒙特卡洛法随机模拟系统的状态转移过程，用解析法确定系统在所模拟到的各状态中的平均持续时间，并以此代替持续时间的抽样值。可以提高模拟效率，减少模拟统计量的方差，是近年来可靠性评估的研究热点。
　　3、人工智能法
　　是通过仿效生物处理模式，获取智能信息处理功能，以便简化处理一些复杂现象，快速有效地解决各种难题。目前包括遗传算法、人工神经网络算法和模糊算法。
　　上述几种算法在现阶段跨区级供配电网及地区级供配电网的可靠性研究中都有不同程度的应用，对于高层建筑供配电系统而言，其网络结构相对固定，针对不同负荷等级的供电措施、方案种类较少。同时为了简化系统模型，增强在方案设计、规划中的实用性，可以用简化模型对系统进行简化处理。在建筑供配电系统可靠性评估中采用网络简化法进行可靠性评估。
　　二、建筑常用供配电方案可靠性分析
　　针对目前高层建筑电气设计的负荷分类，根据国标《民用建筑电气设计规范》，建筑供电负荷等级分为三级负荷。规范规定，一级负荷要有两个电源，并应符合下列条件之一：(1)两个电源无联系。(2)两个电源间有联系，但符合下列要求：①发生任何一种故障时，两个电源的任何部分应不致同时受到损坏。②对短时供电中断可能产生人身伤亡事故的一级负荷，应能在故障发生且主保护失灵时，仍有一个电源不中断供电。对于允许稍长时问中断供电的上述一级负荷，应能在发生故障且保护装置动作正常时，有一个电源不中断供电。若发生故障且正巧保护装置失灵，以致造成两电源均中断供电时，应能人工迅速恢复供电。一级负荷通常要求有两路高压供电，但当一级负荷容量较小时，也可从附近取一低压电源作为第二电源。通常两路高压电源无联系的情况很少，为了确保在整个电力系统瓦解时仍能维持重要负荷供电，高层建筑一般都需设立自备电源。在实践过程中，不同的外部电源情况，负荷内在可靠性要求，建筑本身的特点，各地区供电公司根据本地区具体情况的规定等情况，建筑物一级负荷供电实现方案远远不止两种。
　　本文分析的两种方案仅作为实例示出。在高压供电方案设计规划时，不同的地区由于短路容量不同，高压系统继电保护形式不同，系统容量等等原因，其实现方案多种多样，有：高压单母线分段、高压单母线不分段，高压进线不联络，高压环网接线等多种形式。为简便起见，本文分析高压系统采用单母线分段设母线联络装置的方案。本文就现阶段在建筑电气设计一级负荷的两种供电方案进行分析。
　　1、一级负荷发电机母线不联络供电方案
　　将消防用电等一级负荷单独分出，并集中一段母线供电，备用柴油发电机组仅对此段母线提供备用电源，其余非一级负荷不采取失压脱扣方式，一级负荷采用双电源末端切换。这种接线方式的特点是：①正常情况下，变压器独立运行，低压母联断路器分闸。②当任一变压器故障停运，另一台变压器可以根据负荷分布负载全部负荷的50%-80%。③消防或应急状态下，同时市电失电，发电机在15s内自动起动。
　　2、一级负荷发电机母线联络供电方案
　　将消防用电等一级负荷单独分出，并集中一段母线供电，发电机母线段与变压器母线段设置母联开关，在非消防市电断电时，发电机可以向生活泵等重要负荷供电，一级负荷采用双电源末端切换。
　　在高层建筑供配电系统可靠性分析计算中存在着一定程度的不确定因素，这些因素对于评估系统的可靠性在某些状态下也起着重要作用。本文为了计算简便，使结论更适宜于应用于工程实践，对于一般情况下可以忽略的因素，并做了归并和简化处理，对于一般情况下的分析不影响结论的正确性。
　　总之,高层建筑供配电系统是有许多特点的，我们只能就一些主要方面加以阐述,在设计，安装工作中注意这些特点并采取有效的对策，对于高层建筑配电系统的可靠性起着有益的作用。
　　
　　参考文献：
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