楼宇设备自动化系统.ppt
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1、第一节 供配电系统 第二节 照明系统 第三节 电梯系统第四节 空调与冷热源系统 第五节 给排水系统,楼宇设备自动化系统(BAS),教学基本要求:掌握供配电、照明系统、电梯及其监控的相关内容;理解空调、给排水、冷热源等系统的监控控制。,各系统作用,供配电监控系统的作用 对楼宇供配电系统的运行状态、供电质量进行自动化的监控。供配电监控系统一般以自动监测为主。监测的主要内容包括:系统开关状态,供电电流、电压、频率、功率、功率因数等电量参数,并对异常情况进行报警和记录,以实现对变配电系统的远程监控和集中管理。,照明监控系统的作用 是利用分布式控制技术对楼宇的公共照明系统进行集中控制和管理,以提高系统的
2、可靠性,并实现节能和降低工作人员的劳动强度。照明监控系统的内容 公共照明系统主要包括:办公、生活照明(周界、道路、室内等)和景观照明两个部分。办公、生活照明的作用 生活照明的作用是:保证办公、生活的安全、方便和舒适。景观照明的作用 景观照明的作用是:用于美化生活环境。,空调与冷热源系统的作用:为人们提供温暖舒适的环境。空调与冷热源系统监控的内容:新风、回风机组;空调机组;变风量系统;暖通系统;冷热源及其水系统的监控,给排水监控系统的作用 为楼宇中工作、生活的人员提供生活用水和及时排放污水。高层建筑的楼顶生活、消防水箱的作用 为楼内提供生活用水和提供消防用水的职能。给排水监控系统的内容 根据水箱
3、、水池水位的高低控制水泵的启停、主备切换以及水位异常报警和设备故障报警等。,设备监控系统与其他系统的关系,与信息通信系统的关系 信息通信系统是设备监控系统与楼宇智能化其他各子系统实现信息交换的通道。与消防系统的关系 设备监控系统在楼宇出现消防警情时,服从于消防系统,配合消防系统的动作,为消防系统有效发挥作用服务。,与安全防范系统的关系 设备监控系统也将服从和配合楼宇安全防范系统的工作。与物业管理系统的关系 设备监控系统在设计之初就必须充分考虑对楼宇设备实施管理的职能,而不仅仅是实现设备运行自动化。,供配电系统,一、电力网、电压等级和负荷分类,(一)电力系统及电力网,电力系统(Power Sys
4、tem):由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,电力网(Power Network):电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所等组成的网络。,低压:是指1kV以下的电压。高压:1kV及以上的电压称为高压。一般还把3、6、10kV等级的电压称为配电电压,把高压降为这些等级电压的降压变压器称为配电变压器;接在35kV及以上电压等级的变压器称为主变压器。因此,配电网是由10kV及以下的配电线路和配电变压器所组成的,它的作用是将电力分配到各类用户。,安全:在电能的供应、分配和使用中,不应当发生人身及设备事故。,可靠:应满足电能用户对供
5、电可靠性的要求。,优质:应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。,经济:供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。,(二)电力网的电压等级,电力网的电压等级是比较多的,不同的电压等级有不同的作用。从输电的角度看,电压越高则输送的距离就越远,传输的容量越大,电能的损耗就越小;但电压越高,要求绝缘水平也越高,因而造价也越高。目前,我国电力网的电压等级主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220kV共8级。,2、用电设备的额定电压:规定与同级电网的额定电压相同。,3、发电机的额定电压:规定高于同级电网额定电压的5。,1、电网(电力线路)的额定电压
6、:是确定各类电力设备额定电压的基本依据。,4、电力变压器的额定电压:,+10%,+5%,+0%,+5%,当变压器直接与发电机相连时,其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同,即高于同级电网额定电压的5。,当变压器不与发电机相连,而是连接在电网的线上,则可看作是线路的用电设备,因此其一次绕组的额定电压应与电网额定电压相同。,(1)一次绕组的额定电压:,(2)二次绕组的额定电压,若变压器二次侧供电线路较长(如为较大的高压电网)时,则变压器二次侧的额定电压,一方面要考虑补偿变压器满载时内部5的电压降,另一方面要考虑变压器满载时输出的二次电压还要高于电网额定电压5,以补偿线路上的电压降,故它要比电
7、网额定电压高10。,如果变压器二次侧线路不太长(如为低压电网或直接供电给高/低压用电设备时额定电压)时,则变压器二次侧的额定电压,只需高于电网额定电压的5,仅考虑补偿变压器内部的5的电压降即可。,(三)用电负荷的分类,三级负荷:凡不属一级和二级负荷者,二级负荷:中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱。,一级负荷:中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。,在智能楼宇用电设备中,属于一级负荷的设备有:消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等消防用电设备;保
8、安设备;主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设;通信设备;重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有:电梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于三级负荷。,二、典型楼宇供配电系统,中大型楼宇的供电电压一般采用10kV,有时也采用35kV,变压器装机容量大于5000kVA。为了保证供电可靠性,应至少有两个独立电源,具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式,原则上是两路同时供电,互为备用。此外,必要时还需装设应急备用发电机组。,(一)负荷分布及变压器的配置,高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、照明等类.对于全空调的各种商业性楼宇,空调负荷属于大宗用电,约占40-50。冷热
9、源设备一般放在大楼的地下室、首层或下部.动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机、洗衣机等设备。普通建筑的动力负荷都比较小,随着建筑高度的增加,在超高层建筑中,由于电梯负荷和水泵容量的增大,动力负荷的比重将会明显的增加。动力负荷中的水泵、洗衣机等亦大部分放在下部,因此,就负荷的竖向分布来说,负荷大部分集中在下部,因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。,但在40层以上的高层建筑中,电梯等设备较多,相当的负荷集中于大楼顶部。建筑的竖向中段层数较多,通常设有分区电梯和中间泵站。在这种情况下,宜将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为1520层。,(二)供电系统的主结线
10、,电力的输送与分配,由母线、配电线路、变压器等组成一定的供电电路,这个电路就是供电系统的一次结线,即主结线。智能楼宇由于功能上的需要,一般都采用双电源进线,即要求有两个独立电源,常用的供电方案如图。,图a为两路高压电源,正常时一用一备,即当正常工作电源事故停电时,另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜,对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证100的负荷用电。当清扫母线或母线故障时,将会造成全部停电。因此,这种接线方式常用在大楼负荷较小,供电可靠性要求相对较低的建筑中。,图b为两路电源同时工作,当其中一路故障时,由母线联络开关对故障回路
11、供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感器柜,变电所的面积也就要增大。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当大楼的安装容量大,变压器台数多时,尤其适宜采用这种方案,因为它能保证较高的供电可靠性。,智能楼宇高压供电只是将高压电源移至大楼附近而已,大楼内的用电设备仍是以低压为主。,(三)低压配电方式,低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配出干线一般是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。,低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类。放射式配电是一独立负荷或一集中负荷均由一单独的配电线路供电,它一般用在下列低压配电场所:,供电可靠性高的场
12、所。,单台设备容量较大的场所。,容量比较集中的地方。,对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组,一是供电可靠性要求高,二是单台机组容量较大,因此考虑以放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大厦,有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。,树干式配电是一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次连接到某一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少,系统灵活性好,但干线故障时影响范围大,一般适用于用电设备比较均匀,容量不大,又无特殊要求的场合。,下图所示分别是放射式和树干式接线图。,国内外智能楼宇低压配电方案还常用混合式配电。混合式即放射-树干的组合方式,有时也称混合式为分区树干式。,
13、三、供配电系统监测,供配电系统是智能大楼的命脉,因此电力设备的监控和管理是至关重要的。由监控系统对供配电设备的运行状况进行监视,并对各参量进行测量,如电流、电压、频率、有功功率、功率因数、用电量、开关动作状态、变压器的油温等。管理中心根据测量所得的数据进行统计、分析,以查找供电异常情况、预告维护保养,并进行用电负荷控制及自动计费管理。电网的供电状况随时受到监视,一旦发生电网全部断电的情况,控制系统作出相应的停电控制措施,应急发电机将自动投入,确保消防、保安、电梯及各通道应急照明的用电,而类似空调、洗衣房等非必要用电负荷可暂时不予供电。同样,复电时控制系统也将有相应的复电控制措施。,各自动开关、
14、断路器状态监测,三相电压、电流检测,有功、无功功率及功率因数检测,电网频率、谐波检测,变压器温度检测及故障状态报警,用电量(kWh)检测,供配电系统监测内容,高、低压端电压及电流自动检测,对610kV高压线路的电压及电流测量方法如图所示。,低压端(380220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相同,只不过是电压和电流互感器的电压等级不同。,电压波动及谐波:电动机启动,电梯、电焊类冲击负荷的工作,将引起供配电系统中的电压时高时低,这种短时间的电压变化称为电压波动。电力系统中交流电的波形从理论上讲应该是正弦波,但实际上由于三相电气设备的三相绕组不完全对称,带有铁心线圈的励磁装置,特别是大型晶闸管
15、装置、电力电子设备的应用,在电力系统中产生了与50Hz基波成整数倍的高次谐波,于是电压的波形发生畸变成为非正弦波。,电压波动及谐波对电气设备的运行是有害的。照明和电子设备对电压波动比较敏感。谐波不仅严重影响电气设备的安全正常运行,而且对通信系统和计算机系统等也有较大影响,因此消除抑制谐波是十分重要的。,电梯是现代大楼内主要的垂直交通工具。大楼有大量的人流、物流的垂直输送,因此要求电梯智能化。在大型智能建筑中,常常安装许多台电梯,若电梯都各自独立运行,则不能提高运行效率。为减少浪费,必须根据电梯台数和高峰客流量大小,对电梯的运行进行综合调配和管理,即电梯群控技术。,电梯监控系统,通过对多台电梯的
16、优化控制,使电梯系统具有更高的运行效率;同时及时向乘客通报等待时间,以满足乘客生理和心理要求,实现高效率的垂直输送。一般智能电梯均系多微机群控,并与维修、消防、公安、电信等部门联网,做到节能、确保安全、环境优美、实现无人化管理。,所有的探测器通过DDC总线连到控制网络,计算机根据各楼层的用户召唤情况、电梯载荷,以及根据井道探测器所提供的各机位置信息,进行运算后,响应用户的呼唤;在出现故障时,根据红外探测器探测到是否有人,进行响应的处理。,电梯群控 的目标,为乘客提供舒适的乘机感受,根据不同的交通状况,提供最佳方案,降低能耗,减少乘客的候机时间,减少乘客的乘机时间,电梯监 控内容,电梯所处位置、
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