【摘要】以上海虹橋商務區(qū)某倉儲建筑為例，分析了倉儲建筑的負荷級別，并在負荷估算、供電電源、變配電站選址、變壓器容量、無功補償以及諧波治理等方面給出了解決方案，探討倉儲建筑的變配電設計。

【關鍵詞】倉儲建筑；負荷分級；負荷估算；變電站設置；供電方案；無功補償；諧波治理

1、項目概況

本項目位于虹橋正核心的虹橋商務區(qū)，處于緊靠虹橋交通樞紐、虹橋新地中心、國家會展中心的最佳位置。由10棟高層倉儲（11#～20#樓）和4棟多層配套（21-1#、21-2#、22-1#、22-2#樓）建筑共14棟建筑組成。其中6層的倉儲建筑有7棟，7層的倉儲建筑有3棟，均為倉儲（丙類二項的物品）用房。多層配套建筑為2層，包含食堂、培訓廳兼籃球場等功能。2#地下車庫共2層，包含停車裝卸區(qū)、機動車停車庫、泳池及其配套用房、廚房和設備用房?？偨ㄖ娣e約為171068㎡。地上計容建筑面積為89881㎡，地下建筑面積為80260.10㎡，容積率為1.8。11#、12#、14#～17#和20#樓均為6層建筑，13#、18#和19#樓均為7層建筑，建筑高度均為43m（室外地面至女兒墻）。21-1#、21-2#、22-1#和22-2#樓均為2層建筑，建筑高度分別為18.5m、15.5m、14.0m、17.0m。項目總平面圖如圖1所示。

2、設計目標

立足虹橋商務區(qū)，輻射長三角經濟圈，打造面向上海未來西部中心，連接蘇杭寧，形成多向輻射的集商務、貨運配送、電商分撥、信息服務、物流金融和配套服務功能于一體的現代綜合物流港。為上海及其周邊城市、園區(qū)客戶、合作伙伴等提供一體功能、延伸、連續(xù)的臨空立體商務物流空間。

3、負荷級別

用電負荷應根據供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度，分為一級負荷、二級負荷以及三級負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應為特別重要的負荷[1]。本項目物流配送以小型工藝品、電子產品、輕工產品等包裹類物品為主，無易燃、易爆危險品。地下車庫為I類車庫。其消防用電設備、應急照明等用電屬一級負荷，走道照明、值班照明、無障礙照明用電、主要業(yè)務和計算機系統用電、安防系統用電、電子信息設備機房用電、客梯用電、排水泵、生活水泵、雨水回用提升泵用電亦按一級負荷考慮；其余為三級負荷。

4、負荷估算

負荷估算的目的是獲得供配電系統設計所需的各項負荷數據，用以選擇和校驗導體、電器、設備、保護裝置和補償裝置，計算電壓降、電壓偏差、電壓波動等[2]。本項目主要為倉儲建筑，后期特殊的動力設備較多且功能復雜，負荷估算應考慮如下因素：

1.滿足現階段整個園區(qū)的各個時段的用電需求。

2.預留出一定的容量以滿足后期改造或擴容，并考慮工程造價的因素，容量不宜過大或過小。

本項目負荷計算采用分類統計的方法，對于園區(qū)內不同功能的單體建筑，根據其自身的使用特性及用電需求，選擇合適的用電指標。如對高層倉儲建筑，主要負荷為照明及搬運、傳送及相關的通風保暖等工藝設備，照明用電根據《建筑照明設計標準》GB50034-2013的相關要求，取目標值按單位面積法計算。工藝設備參考《工業(yè)與民用供配電設計手冊》（第四版）的相關表格及負荷指標來取值，同時根據業(yè)主提供的工藝設備的資料，對負荷指標進行了修正。對多層配套建筑，主要負荷為照明和空調，單位面積負荷指標參考《工業(yè)與民用供配電設計手冊》（第四版）的相關表格來取值。地下車庫的主要負荷為照明、水泵、通風設備及叉車充電樁、電動汽車充電樁等，用電負荷采用綜合單位指標法計算。本項目變壓器的配置容量詳表1。

根據建設方提資及負荷計算的結果，本項目需變壓器的裝機容量為16646KVA，變壓器的實際裝機容量為17900KVA。

5、供電電源

本項目電力的最高負荷等級為一級，無一級負荷中特別重要負荷。經與業(yè)主設計部及當地供電公司的溝通，確認本項目由市政提供兩路獨立的10KV電源，不設置柴油發(fā)電機組。

6、變配電站選址及變壓器容量

變配電站的設置原則為：1.應深入或接近負荷中心；2.進出線方便；3.設備吊裝、運輸方便；4.不應設在有劇烈震動或有爆炸危險介質的場所；5.變配電站可設置在建筑物的地下層，但不宜設置在最底層等。根據對本項目建筑的分布特點及對各建筑的用電情況分析，確定10KV開關站，變配電站的布置位置如下：1.10KV開關站設置在16#樓一層。2.10KV變配電站共3個，均設在地下一層，位置如圖2所示。01#變電站內設2臺1600KVA及2臺1250KVA變壓器，供11#樓，12#樓，16#樓及就近的地下車庫。02#變電站內設4臺1250KVA變壓器，供13#樓，17#樓，18#樓，21-1#樓，21-2#樓及就近的地下車庫。03#變電站內設2臺1600KVA及2臺2000KVA變壓器，供14#樓，15#樓，19#樓，20#樓，22-1#樓，22-2#樓及就近的地下車庫。

7、供電方案

本項目在16#樓一層設2進10出10KV開關站一座，開關站的2路10KV電源為獨立電源，可滿足一級負荷的供電要求。各變電站均采用二路10kV電源供電，電源由開關站引來，10KV側兩路電源同時供電，互為備用。高壓柜采用中置式金屬鎧裝開關柜，低壓柜采用抽屜式配電柜、模塊化結構。通過高低壓柜的三遙系統和變壓器檢測系統及直流屏的通訊接口構成一套完整的變電室計算機能量管理系統。0.4KV低壓主接線采用單母線分段，每兩臺分別由兩個電源供電的變壓器低壓側設母聯開關，采用手動聯絡方式。在正常情況下，變壓器均同時供電，每兩臺變壓器組成一組0.4kV/0.23kV供電電源，中間設聯絡開關。故障時，部分非重要負荷自動失壓跳閘，經手動合上低壓母聯開關以保證重要負荷的供電；待故障消除后，斷開母聯開關，恢復兩路電源同時供電方式。具體如圖3所示。

8、無功功率補償

10（6）KV及以下無功補償宜在配電變壓器低壓側集中補償，且功率因素不宜低于0.9[1]。供電公司對本項目方案批復的要求為電網高峰負荷時用電設備功率因素應不小于0.95。因此本項目采用低壓集中補償的方案，在低壓側設功率因素自動補償裝置，該裝置可按無功需要自動投切，確保補償后的功率因素不小于0.95。各變壓器具體的無功補償容量詳表2。

9、諧波治理

交流電網中，由于許多非線性電氣設備的投入運行，其電壓、電流波形實際上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸變的非正弦波。對周期性交流量進行傅里葉級數分解，得到的頻率與工頻相同的分量稱為基波，得到的頻率為基波頻率大于1整數倍的分量稱為諧波[2]。當系統中的諧波過大時，會造成危險的過電壓或過電流，還會對電機、變壓器、電容、輸配電線及用電設備等產生不利的影響。供電公司對該項目的批復要求為，當客戶有非線性負荷設備接入電網時，電能質量須達到要求。本項目包含電梯，變頻風機、水泵，UPS，電動汽車充電樁以及搬運、傳送等工藝設備，必須采用合理的諧波治理方案。針對本項目非線性設備電氣設備的運行特點，采用如下方式治理諧波：1.采用在變電站低壓柜總線處設置合適規(guī)格的有源濾波柜APF。2.在含諧波源設備的末端配電柜/箱安裝有源濾波裝置APF。3.在各二級配電間內預留有源濾波裝置APF安裝位置，以便業(yè)主在招商后根據設備的運行情況按需設置APF。

結語：

以上是筆者在上海虹橋商務區(qū)某倉儲項目變配電設計上的一些體會。該項目建筑體量大，功能多，且需要預留工藝設備的安裝容量。建設方對同類項目的操作經驗非常豐富，對建筑的層高等有著較為詳細的設計要求。因此本項目對于變電站的選址、設備布置以及線路敷設等都帶來了極大的挑戰(zhàn)。希望本案例能拋磚引玉，為廣大同行提供設計思路，考慮欠妥之處還望同行批評指正。

參考文獻：

[1]中國建筑東北設計研究院.JGJ16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司.工業(yè)與民用供配電設計手冊（第四版）[M].北京：中國電力出版社，2016.

[3]中機中電設計研究院有限公司.GB50053-201320KV及以下變電所設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[4]中國聯合工程公司.GB50052-2009供配電系統設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

作者簡介：

張杰，上海瀚聯建筑設計咨詢有限公司，上海。