هياكل أنظمة الطاقة الكهربائية للمباني التجارية

“المبنى الشاهق، النوع 1 و2: التغذية المركزية باستخدام الكابلات/القضبان النحاسية”، وذلك على النحو التالي.

المبنى الشاهق، النوع 1 و2: التغذية المركزية باستخدام الكابلات/القضبان النحاسية

شروط استخدام هذا الهيكل لنظام الطاقة:

إذا تم التحقق من القاعدة التالية:
يجب ألا يتجاوز عدد طوابق المبنى الحد الأقصى لعدد الطوابق المسموح به للمبنى الشاهق من النوع 1 (التغذية المركزية باستخدام الكابلات)، والذي يتم حسابه باستخدام المعادلة التالية:
الحد الأقصى لعدد الطوابق لقسم تغذية واحد

الحد الأقصى لعدد الطوابق لقسم تغذية واحد (i) ≤ (100 – 2a) / h

حيث:

( a ): الطول الأقصى لجانب المبنى (بالمتر).
( h ): ارتفاع الطابق الواحد (بالمتر). إذا تجاوز عدد الطوابق الحد الأقصى المحسوب، فيجب استخدام أنواع أخرى من هياكل أنظمة الطاقة. ملاحظات:
الحد الأقصى لعدد الطوابق للمبنى الشاهق من النوع 1 يجب ألا يتجاوز 10 طوابق.
جميع المباني التي تحتوي على عدد طوابق > 4 تُعتبر مباني شاهقة الارتفاع.

إذا كانت نسبة (المساحة الأرضية / المساحة الكلية) للمبنى ≤ 1000 متر مربع / 10000 متر مربع.

إذا كانت كثافة الطاقة لأحمال المبنى ضمن الحدود التالية:

الطاقة المطلوبة ≤ 2000 كيلو فولت أمبير (kVA).
تقسيم الطاقة المطلوبة:
- 80% للمناطق المستخدمة (مثل المكاتب، غرف الاجتماعات، مراكز البيانات، المطابخ، أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف، أنظمة الحماية من الحرائق، والنقل).
- 20% للمناطق الجانبية (مثل الأعمدة، النوافير، المناطق الخضراء، مناطق الإضاءة العلوية، إلخ).

إذا كانت متطلبات إمداد الطاقة للمبنى كالتالي:

نوع الإمداد: 100% من الطاقة الكلية من الشبكة العامة (إمداد جميع التجهيزات والأجهزة الكهربائية في المبنى).
10–30% من الطاقة الكلية لإمداد الطاقة الاحتياطية (SPS) من المولدات (إمداد المرافق التي تحمي الحياة في حالة الخطر، مثل الإضاءة الطارئة، المصاعد الخاصة برجال الإطفاء، معدات إطفاء الحرائق).
5–20% من الطاقة الكلية لإمداد الطاقة غير المنقطع (UPS) (إمداد الأجهزة الحساسة التي يجب أن تعمل دون انقطاع في حالة فشل الإمداد العادي، مثل إضاءة الأنفاق، إضاءة المطارات، الخوادم، أجهزة الكمبيوتر، ومعدات الاتصالات).

مثال تطبيقي لهيكل نظام الطاقة “المبنى الشاهق، النوع 1: التغذية المركزية باستخدام الكابلات”:

لنفترض أن لدينا مبنى بمواصفات كالتالي:

القدرة الكلية للأحمال: 1000 كيلو فولت أمبير (kVA).
عدد الطوابق: 10 طوابق.
مساحة الطابق الواحد: 1000 متر مربع.
المساحة الكلية: 10000 متر مربع.

الحل المختار لهذا المبنى:

الحل التصميمي	مزايا هذا الحل	فوائد هذا الحل
استخدام تغذية مركزية من المحولات بالقرب من مركز الأحمال	تكوين شبكة بسيط، فقد طاقة منخفض	غرفة مرافق كهربائية واحدة فقط مطلوبة، تشغيل سهل ومنخفض التكلفة
استخدام شبكة شعاعية	هيكل واضح وسهل	تشغيل سهل وتحديد الأعطال بسرعة
وحدة محولات بسعة 2 × 630 كيلو فولت أمبير	استقرار الجهد، تصميم أخف	جودة جهد محسنة، اقتصادية
وحدة إمداد احتياطية: – مولد 400 كيلو فولت أمبير (30%) – UPS 200 كيلو فولت أمبير (15%)	إمداد المستهلكين المهمين في جميع الطوابق في حالة الأعطال، مثل انقطاع التيار من الشبكة العامة	زيادة موثوقية الإمداد
استخدام لوحات توزيع جهد متوسط معزولة بغاز SF6	تصميم مدمج، غير معتمد على المناخ	تقليل متطلبات المساحة لغرف المرافق الكهربائية، عدم الحاجة للصيانة
استخدام محولات من النوع الراتنجي (Cast-Resin) مع فقد طاقة منخفض	حمولة حريق منخفضة، تركيب داخلي	اقتصادية
استخدام نظام تأريض مركزي (TN-S)	نظام طاقة صديق للتوافق الكهرومغناطيسي (EMC)	الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي (مثل تقليل معدلات نقل البيانات في خطوط الاتصالات)
استخدام الكابلات للأسلاك الرئيسية	قياس مركزي للتيار، الجهد، الطاقة (مثل الفواتير، تخصيص التكاليف)	شفافية التكاليف، توفير التكاليف

هيكل نظام الطاقة لهذا المثال:

هيكل نظام الطاقة للمبنى الشاهق، النوع 1: التغذية المركزية باستخدام الكابلات

حيث:

NPS: الإمداد الكهربائي العادي.
FD: لوحات توزيع الطوابق.
PCO: شركة الكهرباء أو مشغل النظام.
FF: رجال الإطفاء.
HVAC: أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف.
MS: لوحة توزيع الجهد المتوسط.
LVMD: لوحة التوزيع الرئيسية منخفضة الجهد.
SPS: إمداد الطاقة الاحتياطية.
UPS: إمداد الطاقة غير المنقطع.
z: نظام مراقبة الطاقة.

المبنى الشاهق، النوع 2: التغذية المركزية باستخدام القضبان النحاسية

يمكن استخدام نفس هيكل نظام الطاقة ولكن مع استخدام القضبان النحاسية (Busbars) بدلاً من الكابلات، وفي هذه الحالة سيُطلق عليه “المبنى الشاهق، النوع 2: التغذية المركزية باستخدام القضبان النحاسية”.

الحل المختار لهذا المبنى:

الحل التصميمي	مزايا هذا الحل	فوائد هذا الحل
استخدام القضبان النحاسية للوصلات الرئيسية	تصميم مدمج، فقد طاقة منخفض	توفير المساحة، سهولة التركيب
استخدام شبكة شعاعية	هيكل واضح وسهل	تشغيل سهل وتحديد الأعطال بسرعة
وحدة محولات بسعة 2 × 630 كيلو فولت أمبير	استقرار الجهد، تصميم أخف	جودة جهد محسنة، اقتصادية
وحدة إمداد احتياطية: – مولد 400 كيلو فولت أمبير (30%) – UPS 200 كيلو فولت أمبير (15%)	إمداد المستهلكين المهمين في جميع الطوابق في حالة الأعطال، مثل انقطاع التيار من الشبكة العامة	زيادة موثوقية الإمداد
استخدام لوحات توزيع جهد متوسط معزولة بغاز SF6	تصميم مدمج، غير معتمد على المناخ	تقليل متطلبات المساحة لغرف المرافق الكهربائية، عدم الحاجة للصيانة
استخدام محولات من النوع الراتنجي (Cast-Resin) مع فقد طاقة منخفض	حمولة حريق منخفضة، تركيب داخلي	اقتصادية
استخدام نظام تأريض مركزي (TN-S)	نظام طاقة صديق للتوافق الكهرومغناطيسي (EMC)	الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي (مثل تقليل معدلات نقل البيانات في خطوط الاتصالات)
استخدام القضبان النحاسية للوصلات الفرعية	قياس مركزي للتيار، الجهد، الطاقة (مثل الفواتير، تخصيص التكاليف)	توفير الوقت أثناء إعادة الهيكلة، توفير التكاليف