寇 佩

(中國中建設計集團有限公司，北京 100037)

0 概況

如今國內(nèi)超高層項目越來越多，對電氣設計也提出了更高的要求。本文以筆者參與的某超高層項目為例，探討了超高層建筑配電系統(tǒng)設計，包括供電方案比選、負荷計算、柴油發(fā)電機容量的確定，以及配變電所位置的選取等內(nèi)容，以供同行設計師參考。

案例選取深圳某超高層住宅項目進行分析。以某一個地塊為例，共計6棟樓，建筑高度150m，層數(shù)51層。標準層戶數(shù)有8戶、10戶、12戶。一層為架空層，十七和三十四層為避難層，地下室為地下七層，項目總用地面積35 749m2，總建筑面積378 426.88m2。

1 供配電系統(tǒng)

1.1 負荷等級

一般來說，在超高層住宅中，負荷等級的劃分可參照表1。

1.2 電源情況

根據(jù)深圳電網(wǎng)用戶接入要求，采用三供一備(10kV目標網(wǎng)架)方案(圖1)，四回配電線路通過主干線路末端的環(huán)網(wǎng)(聯(lián)絡)開關聯(lián)絡，其中三回線路按額定負荷正常運行，另有一回作為備用的空載線路。當其中一回運行線路檢修或故障時，其負荷可全部或部分轉(zhuǎn)由備用線路供電的接線方式。

負荷等級表 表1

圖1 配電回路圖

變電站每條10kV出線規(guī)劃容量最大值為：(1)300mm2電纜或185mm2架空線：工業(yè)用戶 10 000kVA，辦公12 000 kVA，居民15 000kVA。(2)400mm2電纜或240mm2架空線：工業(yè)用戶 13 000kVA，辦公15 000 kVA，居民18 000kVA。同一條線路不同性質(zhì)用戶按相應比例計算。

居住區(qū)配變電所由上級公用房引來10kV電源，分為公用配變電所和專用配變電所。前者指由電力經(jīng)營企業(yè)運行維護，為居民小區(qū)用電和非住宅用戶用電設備總?cè)萘啃∮?00kW(參考深圳供電局業(yè)擴工作管理規(guī)定)的配變電所；后者為住宅配套公建供電的配變電所。公用房包含開關設備，但是沒有電力變壓器的變電站，產(chǎn)權(quán)歸供電局。

圖2 高壓供電圖

根據(jù)上述供電部門提供的供電方案及其發(fā)展規(guī)劃，確定本工程的外部電源為10kV外網(wǎng)，三用一備形式，提供給本項目的僅為1路市政10kV環(huán)網(wǎng)電源。由于本工程為超高層住宅一級負荷用戶，總用電量為16 460kVA，需要2路10kV電源，市政條件不能滿足一級負荷用戶和設備(應由兩個電源供電，并要求當兩個電源中一個電源故障或檢修時，另一個電源不致同時受到損壞或檢修)的供電電源和供電系統(tǒng)，確定本工程需設置自備電源。

根據(jù)當?shù)毓╇姺桨?，需設置公用房(供電局產(chǎn)權(quán))，高壓電力電纜穿管埋地引入本工程公用房內(nèi)，公用房高壓出線沿橋架在車庫內(nèi)敷設至專用變電所。

1.3 高壓供電框圖

2回路市政10kV電源引至公用房，公用房高壓供電方案采用環(huán)網(wǎng)供電形式，一個環(huán)網(wǎng)拆分節(jié)點供電負荷宜少于4 000kVA，公用房至總配變電所，總配電所放射配出至分配變電所。充電樁變壓器應從公用房單獨配電，可以為后期增容做好準備。高壓供電圖如圖2所示。

1.4 負荷計算

(1)裝機指標：根據(jù)本項目情況，裝機指標(參考全國民用建筑工程設計技術(shù)措施及當?shù)匾?如表2所示。

各建筑裝機指標 表2

(2)場所單位用電指標：如表3所示，僅為照明、插座的用電指標表，其中空調(diào)設備、水泵、風機、電梯、弱電機房、設備用房等按其設備安裝容量進行統(tǒng)計。

場所單位用電指標表 表3

負荷計算表 表5

(3)住宅負荷配置標準：住宅負荷配置標準如表4所示。

住宅負荷配置標準 表4

(4)負荷計算：配變電所設置于負荷中心區(qū)域，供電半徑不宜大于250m,同時需滿足壓降要求。本項目負荷計算表參見表5。

2 柴油發(fā)電機容量

在方案及初設階段，柴油發(fā)電機的容量根據(jù)全工程變壓器容量的10%～20%進行計算；在施工圖設計階段，應根據(jù)一級負荷、消防負荷及重要的二級負荷進行計算，并應滿足功率最大一臺電動機的啟動條件。

本項目中，由于塔樓數(shù)量較多，不應按照所有消防負荷之和來確定消防負荷的電量，但可以從中高層發(fā)生火災或者地下車庫發(fā)生火災兩種情況上進行考慮。

(1)中高層發(fā)生火災：選取兩個塔樓相連時的情況。

中高層著火時，地下車庫消防負荷的設置參見表6，樓座(2個單元樓)消防負荷的設置參見表7。

地下車庫消防負荷設置 表6

樓座(2個單元樓)消防負荷設置 表7

(2)地下車庫發(fā)生火災：地下車庫所取容量為相鄰防火分區(qū)及上下層對應防火分區(qū)的應急照明及消防風機電量。

地下車庫發(fā)生火災時，地下車庫消防負荷的設置參見表8，樓座(2個單元樓)消防負荷的設置參見表9。

圖3 應急備用方案示意圖

地下車庫消防負荷的設置 表8

樓座(2個單元樓)消防負荷設置 表9

考慮到最不利的情況，本項目將柴油發(fā)電機容量設為1 200kW。選用柴油發(fā)電價燃油消耗/常用(L/H)不超過320(L/H)即3h不超過1m3，以滿足消防要求。

應急備用方案示意圖如圖3所示。

3 供電方案比選

本項目主要從經(jīng)濟性角度比選供電方案，根據(jù)當?shù)毓╇娋忠螅≌矃^(qū)部分用電可由公用變電所供電，也可由專用變電所供電，對此，筆者綜合變壓器、高壓柜、低壓柜、電纜、橋架、母線等方面進行了經(jīng)濟性比選。設定方案一表示住宅公共區(qū)部分由公用變電所供電會產(chǎn)生的電氣價格，為16 799 250 元；方案二表示住宅公共區(qū)部分由專用變電所供電會產(chǎn)生的電氣價格，為20 306 050元。需要指出的是，這里電氣價格主要包括變電所至樓座配電間的電纜總價格、柴發(fā)機房至變電所母線的總價格、變電所設備的總價格之和。

通過比選可以得到，就經(jīng)濟型而言，采用方案一節(jié)省造價；就物業(yè)管理而言，采用方案二合理；筆者建議采用方案一，該項目可通過樓座配電間進行物業(yè)管理。

4 低壓配電系統(tǒng)

(1)低壓配電系統(tǒng)型式：低壓配電系統(tǒng)型式參見表10。

低壓配電系統(tǒng)型式 表10

(2)自備電源及其他電源保障措施

1)柴油發(fā)電機組作為消防負荷及一級負荷的備用電源，機組應處于常備啟動狀態(tài)，設有自動啟動裝置。當市電中斷時，機組應立即啟動，并在15s內(nèi)能投入正常帶負荷運行；當市電恢復供電后，自動切換并延時停機。機組應能保證連續(xù)運行至少180min。在消聲器后安裝黑煙凈化器，對排放物進行過濾、再生、觸媒等。

2)用于備用照明及疏散照明的燈具，采用集中式蓄電池及分散式蓄電池相結(jié)合的形式，地下車庫設集中應急電源裝置EPS供電，樓座部分采用燈具自帶蓄電池(樓座電井空間有限，所以采用燈具自帶蓄電池的形式)。EPS初裝容量應保證備用時間≥90min，蓄電池的切換時間≤5s。

3)設置不間斷電源供電裝置(UPS)為消防控制室、安全防范系統(tǒng)、主要業(yè)務和計算機系統(tǒng)用電、電子信息設備機房用電等不允許中斷電源的用電設備提供備用電源。

(3)電線、電纜的選擇：電線、電纜的選擇可參見表11。

(4)超高層住宅建筑配電系統(tǒng)

考慮供電影響時，固定敷設的線路與所有重要的設備、供配電裝置之間的連接采用柔性連接。避難區(qū)域使用的用電設備，應從變電所采用放射式專用線路配電。

在住宅樓項目中，住戶電表每層集中設置一處電表箱(參見表12)，位于強電井內(nèi)(包括一梯7戶，一梯10戶及一梯14戶，其中一梯14戶采用兩個7戶電能表)，電表采用數(shù)據(jù)遠傳表。

住宅樓電表設置情況 表12

5 結(jié)束語