黃 曉 明

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上?！?00002)

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超高層建筑的變電所設(shè)置

黃 曉 明

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海200002)

摘要：介紹了超高層建筑內(nèi)配變電所設(shè)置的主要原則,根據(jù)超高層建筑變電所設(shè)置位置的不同,探討了變壓器運(yùn)輸?shù)膸追N方式。通過(guò)分析不同品牌變壓器的相關(guān)數(shù)據(jù),建議超高層建筑上部變電所內(nèi)的單臺(tái)變壓器容量不宜大于1 250 kVA。

關(guān)鍵詞：超高層建筑; 變電所位置; 變壓器運(yùn)輸; 變壓器容量

0引言

近年隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,超高層建筑在各大城市不斷涌現(xiàn)。超高層建筑的用電設(shè)備負(fù)荷相對(duì)分散,用電負(fù)荷容量越來(lái)越大。為保證配電干線最大電壓降不超過(guò)允許值,并減少電能損耗,選擇合適的變電所位置顯得尤為重要。配變電所的數(shù)量、位置和面積需要根據(jù)其用電總?cè)萘?、?fù)荷分布情況及地區(qū)供電條件合理地選擇并確定。

1配變電所設(shè)置

(1) 配變電所應(yīng)盡量設(shè)置在負(fù)荷中心,以減少損耗,節(jié)約能源。由于超高層建筑負(fù)荷較大而又相對(duì)集中,除地下層外,可根據(jù)負(fù)荷分布在中間層、頂層處設(shè)置配變電所。

考慮到1F的商業(yè)價(jià)值,通常不允許設(shè)置配變電所。相反,地下室是整個(gè)超高層建筑正常運(yùn)轉(zhuǎn)的心臟,重要的設(shè)備機(jī)房(如冷凍機(jī)房、水泵房等)都集中在此,用電負(fù)荷較為集中,因此一般在地下室設(shè)置配變電所。配變電所設(shè)置在地下室時(shí),應(yīng)保證足夠的通風(fēng),并采取必要的防潮措施。隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展,地下室防水已能很好地得到解決,配變電所設(shè)置在地下室是可行的,但應(yīng)盡可能避免設(shè)置在建筑物的最底層。超高層建筑的地下室通常都有若干層,配變電所一般設(shè)置于-1F或-2F,這兩層層高相對(duì)較高,易滿足變電所的凈高要求。

按照GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求,對(duì)于建筑高度大于100 m的建筑,每隔50 m應(yīng)設(shè)置避難層(可兼做設(shè)備層)。通常空調(diào)通風(fēng)、給排水、電梯等設(shè)備集中布置于設(shè)備層,用電負(fù)荷密度較高。因此,應(yīng)盡量在各個(gè)設(shè)備層設(shè)置一個(gè)分配變電所,變電所深入負(fù)荷中心,不僅可以避免大量的電纜及母線槽從-1F穿過(guò)電氣豎井到屋頂層(減少電氣豎井面積,節(jié)約電纜投資),同時(shí)也可減少電纜使用中的電能損耗,有效解決電能質(zhì)量的問(wèn)題。如只在部分設(shè)備層設(shè)分配變電所,由于變壓器數(shù)量的關(guān)系,機(jī)房面積往往不夠,造成分配變電所設(shè)置位置不一定在負(fù)荷中心,低壓配電線路損耗較大。

(2) 應(yīng)方便高壓進(jìn)線和低壓出線,并接近電源側(cè)。超高層建筑的配變電所進(jìn)出管線較多,應(yīng)根據(jù)具體情況選定管線的進(jìn)出線方式。由于變電所地坪下面不設(shè)電纜溝或電纜夾層,層高要求有所降低,另外也無(wú)需具體預(yù)留預(yù)埋件和預(yù)留洞等,上進(jìn)上出的出線方式給變電所的設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。電纜均在柜頂,設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮電纜橋架與變電所送排風(fēng)的風(fēng)管交叉問(wèn)題。

(3) 應(yīng)方便設(shè)備的運(yùn)輸、裝卸或搬運(yùn)。當(dāng)設(shè)備檢修或更換時(shí),要有通道進(jìn)出,并且不能影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

(4) 不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方,且不宜與上述場(chǎng)所貼鄰。如果貼鄰,相鄰隔墻應(yīng)做無(wú)滲漏、無(wú)反露等防水處理。

2變壓器的運(yùn)輸

當(dāng)配變電所設(shè)置在建筑物內(nèi)或地下室時(shí),應(yīng)考慮設(shè)備運(yùn)輸通道。由于變壓器設(shè)備的使用壽命不可能大于建筑使用壽命,且電氣產(chǎn)品也無(wú)法保證在正常壽命期間不會(huì)損壞。因此運(yùn)輸通道主要有利用建筑物原有通道或設(shè)吊裝孔的方式。運(yùn)輸通道的尺寸及地面的承重能力應(yīng)滿足運(yùn)輸設(shè)備的最大不可拆卸部件的要求,而且后期維護(hù)檢修的運(yùn)出路線應(yīng)沒(méi)有永久性障礙阻擋。

在超高層建筑設(shè)計(jì)中,上部變壓器的運(yùn)輸一直都是難點(diǎn)。配變電所的設(shè)備中,單件最大、最重的是變壓器,而且變壓器容量越大重量也越大,下面具體探討變壓器設(shè)備的兩種運(yùn)輸方式。

2.1大載重量的貨梯運(yùn)輸

大載重量的貨梯運(yùn)輸方式主要是指采用大載重量的貨梯直接運(yùn)輸變壓器。根據(jù)GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》,電梯的載重量與其轎廂尺寸有關(guān)聯(lián),電梯載重量越大,對(duì)應(yīng)的轎廂尺寸就越大,而變壓器平面尺寸并不大,一般的轎廂尺寸都可滿足,因此貨梯運(yùn)輸變壓器只要載重量滿足即可。除變壓器運(yùn)輸以外,該方式也有利于運(yùn)輸其他大型貨物至塔樓各層,但大型貨梯占據(jù)核心筒的面積較大,對(duì)于開(kāi)發(fā)商的經(jīng)濟(jì)性會(huì)有較大的影響。

另外,還可以采用轎廂尺寸小但載重量較大的貨梯運(yùn)輸變壓器,貨梯的載重量根據(jù)變壓器的重量確定,而轎廂尺寸則以滿足運(yùn)輸?shù)淖儔浩髌矫娉叽缱髟O(shè)計(jì)。該貨梯一般需要向電梯廠商特別定制。該方式所需的井道空間與一般貨梯相當(dāng),有利于核心筒的布局設(shè)計(jì),而且上樓變壓器容量選擇上會(huì)靈活很多。貨梯配置大載重量的電動(dòng)機(jī),其日常運(yùn)行時(shí)耗能較大。

2.2電梯井道運(yùn)輸

電梯井道運(yùn)輸方式要求電梯井道扣除井道內(nèi)導(dǎo)軌,廳門及其電梯設(shè)備仍有足夠空間作吊運(yùn)變壓器使用。電梯井道運(yùn)輸方式需要在更換變壓器前臨時(shí)安裝吊裝設(shè)備,并由電梯承包單位將電梯轎廂移到適當(dāng)位置,拆除井道內(nèi)的電梯配件,如鋼絲繩、隨行電纜等。此外,電梯廳門的高度也應(yīng)能通過(guò)變壓器及有關(guān)的吊運(yùn)裝置,而運(yùn)輸后電梯承包單位必須重新安裝被拆除的電梯配件及對(duì)電梯作重新調(diào)校、測(cè)試。該方式施工工藝復(fù)雜,工期長(zhǎng),對(duì)大樓的正常營(yíng)運(yùn)會(huì)造成較大的影響。

3單臺(tái)變壓器容量

GB 50053—2013《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.3條規(guī)定:變電所低壓為0.4 kV的單臺(tái)變壓器的容量不宜大于1 250 kVA,當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí),可選用較大容量的變壓器。本文根據(jù)超高層建筑的特點(diǎn)及低壓斷路器的技術(shù)水平,在滿足低壓供電半徑的基礎(chǔ)上采用容量為1 600 kVA變壓器,可減少變壓器的數(shù)量,也不影響供電安全。對(duì)于負(fù)荷集中的空調(diào)系統(tǒng)時(shí),變壓器容量還可適當(dāng)放大至2 000 kVA。

超高層建筑,除在地下層或1F主變配電室外,宜根據(jù)負(fù)荷分布情況,在頂層或中間層設(shè)置分變配電室。該分變配電室的單臺(tái)變壓器容量宜為500 kVA及以下,以便運(yùn)輸和安裝。然而,超高層建筑的設(shè)備層機(jī)電設(shè)備多,用電負(fù)荷大,變壓器容量偏小(500 kVA及以下),配電干線無(wú)法做大,導(dǎo)致變壓器的數(shù)量過(guò)多,占用更多的機(jī)房面積。另外,如果建筑上部有較大負(fù)荷容量的設(shè)備,由于變壓器容量過(guò)小而很難進(jìn)行設(shè)計(jì),故應(yīng)結(jié)合設(shè)備運(yùn)輸對(duì)變壓器的容量作具體分析。

不同品牌變壓器的尺寸、質(zhì)量如1所示,其中尺寸、質(zhì)量不包括保護(hù)外殼。

表1　不同品牌變壓器的尺寸、質(zhì)量

由表1可見(jiàn),取三個(gè)品牌不同變壓器容量的重量最大值,800 kVA取2 570 kg,1 000 kVA取3 140 kg,1 250 kVA取3 580 kg,1 600 kVA取4 610 kg。如條件允許,可以采用一臺(tái)3 500 kg載重量的貨梯直接運(yùn)輸容量不大于1 250 kVA的變壓器至設(shè)備層變電所。

取三個(gè)品牌不同變壓器容量的基本尺寸(長(zhǎng)×寬×高)最大值,800 kVA取1 540 mm×1 070 mm×1 576 mm,1 000 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 706 mm,1 250 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 801 mm,1 600 kVA取1 770 mm×1 070 mm×1 965 mm。根據(jù)GB/T 7025.1—2008《電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房的型式與尺寸 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類電梯》,載重1 600 kg的貨梯井道尺寸為2 700 mm×2 500 mm,因此電梯井道內(nèi)有足夠空間吊運(yùn)上述容量的變壓器。

根據(jù)上述分析,建議安裝于超高層建筑設(shè)備層的變壓器單臺(tái)容量不宜大于1 250 kVA。

4結(jié)語(yǔ)

超高層建筑變電所在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按地面建筑物用電負(fù)荷分布、供電距離、進(jìn)線方位、地下車庫(kù)車道及車位布局、結(jié)構(gòu)柱距、設(shè)備運(yùn)輸通道等情況反復(fù)論證后確定,除了安全性、可靠性滿足國(guó)家規(guī)范和地方規(guī)定外,還應(yīng)結(jié)合建筑自身的定位和特點(diǎn),考慮其物業(yè)管理、投資成本等多方面因素。

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陳鵬濤(1982—),男,工程師,從事配電防雷技術(shù)研發(fā)及維護(hù)工作。

吳　斌(1972—),男,高級(jí)工程師,從事民用建筑電氣設(shè)計(jì)。

Design of Substation Position in Super High-rise BuildingsHUANGXiaoming

(East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200002, China)

Abstract：This paper introduced the main setting principle of substation in super high-rise buildings.According to the different positions of the substation in the super high building,the transportation methods of transformer were discussed.Through the analysis data of the different transformers,the single transformer capacity in the refuge layer substation of the super high building should not be greater than 1 250 kVA.

Key words:super high-rise building; substation position; transportation of transformer; capacity of transformer

收稿日期：2015-04-10

中圖分類號(hào)：TU 852

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8417(2015)06-0013-03