張　燕,　張立杰

(濱州市規(guī)劃設(shè)計研究院, 山東 濱州　256600)

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高層辦公樓的供配電設(shè)計

張燕,張立杰

(濱州市規(guī)劃設(shè)計研究院, 山東 濱州256600)

從負(fù)荷分級、負(fù)荷計算、高低壓配電系統(tǒng)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組等方面介紹了某銀行高層辦公樓的供配電設(shè)計,闡述了供配電設(shè)計中的注意事項,提出高層辦公樓的供配電設(shè)計中應(yīng)急發(fā)電機(jī)實際工程容量應(yīng)適當(dāng)放大,在選擇強(qiáng)弱電井、變配電室、弱電機(jī)房、消防控制室時最好能考慮足夠的容量,便于布置設(shè)備或布線。

高層辦公樓; 供配電設(shè)計; 高低壓配電系統(tǒng); 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組

0　引　言

高層辦公樓中各種強(qiáng)弱電設(shè)備及空調(diào)機(jī)電設(shè)備復(fù)雜,豎向管井多,對供電的可靠性、安全性以及對消防電源可靠性提出了較高的要求,故增加了供配電設(shè)計的復(fù)雜性。本文結(jié)合某銀行高層辦公樓工程,探討了高層辦公樓的供配電設(shè)計。

1　工程概況

某銀行高層項目,建筑面積為26 320 m2,建筑高度為66 m,地上15層,地下1層。其中-1F為銀行金庫、各類設(shè)備用房(泵房,風(fēng)機(jī)房,變配電室,發(fā)電機(jī)房)、車庫。1F、2F為東西兩個營業(yè)廳、清點區(qū)等,3F為員工廚房、餐廳、銀行系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房(銀行專用),標(biāo)準(zhǔn)層均為辦公樓。

工程效果圖如圖1所示。

2　負(fù)荷等級劃分及供電要求

根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第3.0.1條規(guī)定,該工程的負(fù)荷分為以下等級:

圖1　工程效果圖

(1) 一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷,為銀行系統(tǒng)用計算機(jī)及安防系統(tǒng)供電。

(2) 一級負(fù)荷,包括非消防銀行用電、金庫用電、三層網(wǎng)絡(luò)機(jī)房(銀行專用)、主要業(yè)務(wù)和計算機(jī)系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)、弱電機(jī)房、航空障礙照明、走道照明、值班照明、客梯用電排污泵、生活水泵用電。

(3) 消防負(fù)荷,包括防排煙設(shè)施、消防泵房、消防電梯、消防控制室、火災(zāi)報警及聯(lián)動裝置、智能應(yīng)急照明、消防排污泵、電動防火卷簾等。

(4) 其余負(fù)荷均為三級負(fù)荷。

GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[1]第10.1.8條規(guī)定,對于一級負(fù)荷中的消防負(fù)荷,如消防電梯、消防控制室、防排煙設(shè)施等,需要雙電源供電且末端切換;對于一級負(fù)荷中的非消防負(fù)荷,可不設(shè)末端切換。該工程中的一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷及一級負(fù)荷增加了應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。

GB 50052—2009第3.0.2條規(guī)定:一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電,當(dāng)一電源發(fā)生故障時另一電源不應(yīng)同時受到損壞。

3　其他專業(yè)提供資料

(1) 給排水專業(yè)。該建筑-1F設(shè)置了消防泵房,設(shè)計提資的主要內(nèi)容包括生活水泵、消火栓泵、噴淋泵的位置及功率大小,其功率直接影響變壓器的安裝容量。此外,泵房位置也影響變配電室和發(fā)電機(jī)房的位置,應(yīng)在提資階段與建筑方、給排水專業(yè)協(xié)商,以便準(zhǔn)確設(shè)計變壓器、發(fā)電機(jī)容量及設(shè)備房位置。

(2) 暖通專業(yè)。涉及的電氣專業(yè)問題包括空調(diào)系統(tǒng)和消防動力、VRV空調(diào)、風(fēng)機(jī)盤管、防排煙風(fēng)機(jī)、加壓風(fēng)機(jī)等?？照{(diào)作為季節(jié)性負(fù)荷,在變配電系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)單獨考慮,采取最經(jīng)濟(jì)的運行方式,盡量減少變壓器的空載損耗。

(3) 建筑專業(yè)。對于建筑專業(yè),主要是設(shè)備房的提資,包括設(shè)備房的位置、數(shù)量、面積及其他要求。根據(jù)GB 50053—2013《20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》[2]、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[3]、GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》[4]綜合考慮,變配電房屋層高不低于3.9 m,凈高不低于2.9 m(考慮電纜出口標(biāo)高),長度超過7 m時不少于2個出口。發(fā)電機(jī)除安裝設(shè)備和預(yù)留檢修空間外,還涉及儲油間的容量。該工程消防、安防合用房間,故要求建筑專業(yè)預(yù)留面積約40 m2。消防與安防分開設(shè)置時,消控室的面積可為15 m2左右,并適當(dāng)加大。另外,變配電室的凈高與其他普通設(shè)備不同,有可能對變配電室部分基礎(chǔ)進(jìn)行局部降板等處理。

4　主要設(shè)備安裝容量

該工程共設(shè)置了3臺變壓器,其中1#、2#變壓器容量均為800 kVA,承擔(dān)普通負(fù)荷與重要負(fù)荷的主電源,變壓器之間設(shè)聯(lián)絡(luò)柜;3#變壓器容量為1 250 kVA,承擔(dān)中央空調(diào)負(fù)荷,因空調(diào)負(fù)荷為季節(jié)性負(fù)荷(可切除),以便延長變壓器的使用壽命。同時設(shè)置1臺柴油發(fā)電機(jī)作為一級負(fù)荷中重要負(fù)荷及一級負(fù)荷的備用電源,其進(jìn)線開關(guān)與2#變壓器的母線互投。

5　變配電系統(tǒng)

5.1高壓系統(tǒng)

通過室外環(huán)網(wǎng)柜引來兩路10 kV電源進(jìn)線,當(dāng)一路電源發(fā)生故障時,另一路電源不應(yīng)同時受到損壞。1#、2#變壓器應(yīng)引自不同的10 kV高壓母線。

高壓系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　高壓系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5.2低壓配電系統(tǒng)

(1) 配電電纜的選型及敷設(shè)。由于該建筑為綠色建筑,為便于進(jìn)行電量計量,同時又根據(jù)不同負(fù)荷類型、用途等因素,按照明、動力、消防供電,采用放射式、樹干式配電方式;標(biāo)準(zhǔn)層辦公部分分層采用樹干式供電,消防負(fù)荷采用雙電源末端切換,其他一級負(fù)荷可在前端切換。因該工程為一類高層辦公建筑,同時又屬于人員密集場所,故所有普通電源均采用WDZ-YJY電纜,電井內(nèi)橋架敷設(shè),消防供電選用BTTZ(Q)礦物絕緣電纜,電井內(nèi)防火橋架敷設(shè)。GB 50016—2014第10.1.10.3條規(guī)定:消防橋架與普通負(fù)荷用橋架分設(shè)在電井的兩側(cè)。

(2) 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。通過對比平時停電時發(fā)電機(jī)帶的負(fù)荷容量與消防時的負(fù)荷容量,取較大者確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的容量。該工程存在大量一級負(fù)荷、消防負(fù)荷,通過核算,發(fā)電機(jī)安裝容量達(dá)473 kW,柴油發(fā)電機(jī)在15 s內(nèi)能應(yīng)急自起動,起動信號來自雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

(3) 智能應(yīng)急照明的設(shè)置。該工程屬于人員密集場所,故設(shè)置了智能型應(yīng)急照明裝置,并按防火分區(qū)設(shè)置。智能型應(yīng)急照明主機(jī)設(shè)在1F消防控制室,各層設(shè)置分配電裝置。集中控制型消防應(yīng)急照明燈由集中電源供電,工作電壓DC 24 V。消防應(yīng)急照明疏散指示系統(tǒng)供電為消防一級負(fù)荷。集中控制型消防應(yīng)急燈具系統(tǒng)在發(fā)生主機(jī)癱瘓等故障時,系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備應(yīng)仍能執(zhí)行消防應(yīng)急預(yù)案?？刂浦鳈C(jī)與火災(zāi)報警系統(tǒng)主機(jī)連接,系統(tǒng)控制主機(jī)接收火災(zāi)位置信息,自動生成針對每個報警點的最佳疏散路徑。

(4) 有源濾波裝置的設(shè)置。在3F設(shè)置銀行系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)機(jī)房,機(jī)房內(nèi)設(shè)置大量電子設(shè)備。這些設(shè)備的共同特點是設(shè)備運行會產(chǎn)生大量的高次諧波,對電源質(zhì)量要求很高。如果存在大量諧波,會使電壓電流波形產(chǎn)生畸變,影響供電質(zhì)量。故該工程采用了就地補(bǔ)償,按設(shè)備工作電流與諧波畸變率的積(諧波電流有效值),可選擇相應(yīng)電流的三相濾波器。

6　注意事項

(1) 應(yīng)急發(fā)電機(jī)按安裝容量的10%～20%設(shè)計是不夠的,因高層建筑消防和一級負(fù)荷較多,實際工程容量應(yīng)適當(dāng)放大,且根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)區(qū)別對待。

(2) 變壓器容量和臺數(shù)的選擇。因該工程存在較多的動力負(fù)荷,其中負(fù)荷較大的為VRV空調(diào)負(fù)荷,考慮空調(diào)為季節(jié)性負(fù)荷,故VRV空調(diào)能單獨設(shè)置1臺變壓器,以降低變壓器的損耗。

(3) 高層建筑在選擇強(qiáng)弱電井、變配電室、弱電機(jī)房、消防控制室時最好考慮足夠的容量,以便布置設(shè)備或布線時進(jìn)出線使用方便。高層辦公建筑強(qiáng)電井、弱電井的凈面積分別不小于4 m2、5 m2。消控室內(nèi)若只布置消防設(shè)備時可按GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中不小于15 m2即可,若與安防設(shè)備合用時,通常預(yù)留40 m2,變配電室則根據(jù)GB 50054—2011第4.2.5條、GB 50054—2011第4.2.4條和第4.2.7條考慮布置面積。

(4) 應(yīng)急照明按防火分區(qū)劃分,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層防火分區(qū)面積較小時2F、3F共用1個應(yīng)急照明箱。另外,智能型應(yīng)急照明裝置的廠家眾多,有的廠家產(chǎn)品只需24 V電源,但按照目前高層建筑的高度,由于電壓降的問題,僅由主機(jī)的24 V電源線不能滿足末端電壓,故分配電裝置需考慮220 V電源。

(5) 變配電室通過結(jié)構(gòu)降板達(dá)到凈高要求,電纜溝底標(biāo)高比配電室外的低,故在變配電室外設(shè)置截水溝和集水井。排水泵按消防負(fù)荷供電,同時做好防水處理和技術(shù)交底。

7　結(jié)　語

介紹了高層辦公建筑的變配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)的選擇及諧波的抑制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)合理地選擇發(fā)電機(jī)組、變壓器的容量、臺數(shù)及主接線方式,做到供電安全可靠、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理、運行和維護(hù)方便。

[1]建筑設(shè)計防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].

[2]20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范:GB 50053—2013[S].

[3]民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范:JGJ 16—2008[S].

[4]低壓配電設(shè)計規(guī)范:GB 50054—2011[S].

Design of Power Supply and Distribution in High-rise Office Building

ZHANG Yan,ZHANG Lijie

(Binzhou Urban Planning and Design Insititute, Binzhou 256600, China)

Combining by a bank office building as an example,this paper introduced the design of power supply and distribution in high-rise office building,including load grading,load calculation,high and low voltage power distribution system,and emergency generator sets.The matters need attention of power supply and distribution design were elaborated.It is pointed out that the actual capcity of emergency generator should be appropriately increased in the design of power supply and distribution in high-rise office building.The adequate space capacities of strong and weak electricity well,transformation and distribution room,weak current equipment room and fire control room should be considered,which is convenient for arranging equipment or wiring.

high-rise office building; power supply and distribution design; high and low voltage power distribution system; emergency generator sets

張燕(1981—),女,工程師,從事建筑電氣設(shè)計工作。

TU 852

B

1674-8417(2016)07-0014-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.07.004

2016-05-18

張立杰(1982—),男,工程師,從事建筑電氣設(shè)計工作。