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        某超高層建筑的供配電設計方案探討

        2022-11-15 03:12:16林英深圳市建筑設計研究總院有限公司廣東深圳518031
        中國房地產(chǎn)業(yè) 2022年31期
        關鍵詞:變電所電梯變壓器

        文/林英 深圳市建筑設計研究總院有限公司 廣東深圳 518031

        1、項目概況

        本項目為一棟超高層酒店/酒店式公寓,總建筑面積為114126m2,總計容面積為95012m2,地下3 層,地上47 層,總建筑高度為249.9m。項目由商業(yè)、五星級酒店及公寓組成。

        地上:首層為酒店大堂、公寓大堂、宴會廳大堂以及商業(yè);二層為商業(yè);三層為宴會廳及會議;四層為會議;五層為中餐廳;6~33 層為酒店式公寓(其中6、15、24、33 層為避難層);34 層康體;35~36 層為酒店空中大堂及全日餐廳、自助餐廳;37~46 層為客房層(其中37 層為避難層);47 層行政酒廊。

        地下:地下一層為車庫、酒店配套及設備用房;地下二層為車庫及設備用房;地下三層為車庫及設備用房,戰(zhàn)時為人防地下室。

        2、負荷等級及計算

        用電負荷等級應滿足GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》附錄A 及JGJ62-2014《旅館建筑設計規(guī)范》表6.3.1 條要求;負荷等級分類如下:

        一級負荷重別重要負荷:所有消防用電設備(包括消防控制室、消防泵、防排煙風機、消防電梯、防火卷簾、應急照明等);酒店經(jīng)營及設備管理用計算機系統(tǒng)用電,電話及電信機房電源、安保系統(tǒng)、障礙燈等;

        一級負荷:酒店的宴會廳、餐廳、廚房、康樂設施用房、門廳及總統(tǒng)套房、主要通道等場所的照明用電;廚房確保動力、主要客梯用電;計算機、電話、電聲和錄像設備、新聞攝影用電等;

        二級負荷:酒店客房、空調、洗衣房等除一級負荷外的其他負荷;商業(yè)貨梯,通道照明等;

        三級負荷:公寓、商業(yè)等其它電力負荷及一般照明等。各主要功能區(qū)域電力負荷估算如下表1

        表1

        酒店變壓器裝機密度約100VA/m2,公寓變壓器裝機密度約64VA/m2,每臺變壓器的負荷率不應超過80~8 5%,在滿足使用功能的前提下,宜考慮一定的安全系數(shù),確保設備正常運行。

        3、市政高壓供電電源方案

        本項目為五星級酒店、一類高層建筑,用電負荷等級大部分為一、二級負荷,根據(jù)計算,預估8200kVA 的變壓器安裝容量。根據(jù)當?shù)厥姓l件,當?shù)赜脩魝雀邏合到y(tǒng)電壓等級為10kV,一路10kV 專線可帶負荷約為12000kVA。

        為滿足本項目非消防一、二級負荷,至少需要兩路市政高壓電源,且當一路電源斷電時,剩余電源應能保證二級及以上負荷的供電。

        方案一:二路高壓電源,互為備用;

        方案二:三路高壓電源,兩用一備;

        方案三:二路高壓電源,一用一備。

        4、電源方案描述及比較

        4.1 方案一:二路高壓電源,互為備用

        由市電力局提供A/B 兩路10kV 高壓,接入位于地下一層的中心配電室。以滿足本項目中一、二級負荷要求。高壓結線形式為兩路電源,互為備用,單母線分段設母聯(lián)開關,A,B 兩路主供電源從不同的區(qū)域變電站引來。A,B兩路主供電源由不同的區(qū)域變電站引來。

        正常工作時,A,B 兩路電源同時供電,負荷均勻分配,設置聯(lián)絡開關斷開。當A,B 兩路電源任一電源失電時,高壓母線的聯(lián)絡開關自動投入,當故障電源回路恢復正常時,手動斷開聯(lián)絡開關。實際運行中是否采用自投功能以當?shù)毓╇姴块T意見為準。

        4.2 方案二:三路高壓電源(二路環(huán)網(wǎng)進線+一路10kV 專線),兩用一備。

        由市電力局提供A/B/C 三路10kV 高壓,其中A/B電源為環(huán)網(wǎng)進線,C 路為10kV 專線,接入位于地下一層的中心配電室,以滿足本項目中一、二級負荷要求。高壓結線形式為兩用一備,單母線分段,設母線聯(lián)絡開關。A,B兩路主供電源可由同一區(qū)域變電站引來,C 路電源從不同的區(qū)域變電站引來。

        正常工作時,A,B 兩路電源同時供電,負荷均勻分配,設置聯(lián)絡開關斷開。電源C 作為備用電源,平時不帶負荷。

        當A 或者B 電源失電時,主供電源與備用電源的聯(lián)絡開關自動投入,當故障電源回路恢復正常時,手動斷開聯(lián)絡開關。實際運行中是否采用自投功能以當?shù)毓╇姴块T意見為準。

        4.3 方案三:二路高壓電源,一用一備

        由市電力局提供A/B 兩路10kV 高壓,接入位于地下一層的中心配電室,以滿足本項目中一、二級負荷要求。高壓結線形式為兩路電源,一用一備,單母線分段設母線聯(lián)絡開關。A,B 兩路主供電源從不同的區(qū)域變電站引來。

        正常工作時,A 路電源供電,帶項目全部用電負荷,設置I、II 段母線,兩段母線負荷均勻分配,B 路作為備用電源,電源平時不帶電,A、B 電源設置聯(lián)絡開關。

        當A 電源失電時,聯(lián)絡開關自動投入,當故障電源回路恢復正常時,手動斷開聯(lián)絡開關。實際運行中是否采用自投功能以當?shù)毓╇姴块T意見為準。

        4.4 電源方案比較

        技術比較 下表2

        表2

        經(jīng)濟比較 下表3

        表3

        4.5 結論

        經(jīng)過技術及經(jīng)濟對比。方案二相對與方案三比較供電可靠性高,但系統(tǒng)接線方式相對復雜,造價最高。方案三造價最低,但可靠性不如方案一,方案一技術可靠性最高,造價比方案二低,可滿足本項目一二級負荷的供電要求,且接線方式簡單。

        綜上所述,本設計推薦方案(一)。

        5、低壓配電系統(tǒng)

        本項目按業(yè)態(tài)及物業(yè)管理權限不同,分開設置變配電所及變壓器。酒店、公寓分開設置變電所;裙房的商業(yè)接至園區(qū)商業(yè)變配電室。大廈設置1 個10KV 中心配電室,1 個酒店主變電所,1 個酒店分變電所,1 個公寓變電所,1 個發(fā)電機房。設置固定式柴油發(fā)電機組,作為第三電源,為本項目一級負荷及一級負荷中特別重要負荷提供備用應急電源。其中酒店和公寓分開設置2 個發(fā)電機組,共用一個柴油發(fā)電機房。每個機組分別設置1 個日儲油間。

        柴油發(fā)電機房設置于地下一層。正上方為室外綠化帶。發(fā)電機組經(jīng)機動車道運至坡道出口處的發(fā)電機房。發(fā)電機房進排風井直接做出室外。在綠化帶內設置進排風口。柴油發(fā)電機房機組的尾氣經(jīng)消煙消音處理達到環(huán)保要求后,在裙房屋面高排。

        酒店根據(jù)酒管要求儲存柴油發(fā)電機全負荷連續(xù)運行24h 的燃料。為滿足要求,在本地塊南面設置5L 室外油罐,供酒店停電使用供油管道在進入建筑前和儲油間內,設置自動和手動切斷閥。儲油間的油箱應密閉且應設置通向室外的通氣管,通氣管應設置帶阻火器的呼吸閥,油箱的下部設置防止油品流失的設施。

        具體配置如下表4

        表4

        6、設備的垂直運輸通道

        該項目變電房設置在地下一層及37 層避難層,地下室變配電設備經(jīng)機動車道運至地下一層,從設備走道運輸至變電房。高層建筑避難層的大型機電設備(如變壓器)在設計階段須考慮設備的將來更新和維護所需的搬運通道。

        現(xiàn)有的方案中,酒店服務電梯兼消防電梯載重1.6T,酒店穿梭客梯及酒店高區(qū)客梯重暫定為2.0T。根據(jù)建筑平面中電梯井道的設置及電梯配置情況,結合供配電方案提出以下兩種方案:

        方案(一):采用電梯井道吊裝方案

        將對應電梯轎廂升上頂部,然后拆掉避難層電梯門、一層或地下一層電梯門。38 層(避難層上一層)酒店服務電梯兼消防電梯在設計階段預留結構預埋件,吊裝時預埋件上臨時安裝鋼梁,梁上固定吊鉤,然后通過電動葫蘆和滑輪吊裝上來。塔樓變壓器單臺最大容量為1250KVA。根據(jù)相關產(chǎn)品資料變壓器尺寸為1730x990(長x 寬,不包括外殼)。電梯井道尺寸為2850x2850,電梯轎廂尺寸為1900x1700。基本滿足吊裝要求。

        具體方案:37 層酒店分變電所變壓器運至一層大堂,經(jīng)由酒店服務電梯兼消防電梯的井道吊裝至37 層。再由37 層電梯廳經(jīng)過設備房走道運至酒店分變電所。運輸通道(含轎廂門寬)滿足不小于1200mm 的寬度。

        方案(二):采用電梯轎廂運輸方案

        酒店電梯最大載重量方案階段暫定為2.0t。由于載重量限制,變壓器需選用800kVA 以下的干式變壓器;如選用某品牌SCB-630/10 型干式變壓器,重量約為1.89T,尺寸為1480x820×1400(長x 寬x 高,不包括外殼)??吞蒉I廂尺寸為2200x1850。拆除外殼運輸,基本滿足運輸要求。

        具體方案:37 層酒店分變電所變壓器運至一層大堂,經(jīng)由酒店穿梭客梯運至35 層,由電梯前室轉至通過酒店高區(qū)客梯轎廂運輸至37 層電梯廳。再由37 層電梯廳經(jīng)過走道運至酒店分變電所。

        方案對比 下表5

        表5

        設備運輸通道設置原則應以不破壞主體結構,不應損壞電梯、玻璃幕墻等重要設備及材料為原則,采用室外吊裝方式,在吊裝過程中設備晃動易損壞建筑物外立面和電氣設備,所以該項目不考慮室外吊裝運輸方式。

        限于貨梯載重要求較高,變壓器容量限制,且避難層面積有限,變壓器選擇多臺將導致變電所面積增加,方案一簡單易行且較為經(jīng)濟,本設計推薦方案(一)。

        結語:

        隨著現(xiàn)今社會日趨發(fā)展,建筑結構體系日趨成熟,超高層建筑也如雨后春筍般在祖國大地拔地而起。本文可類比于150m 以上250m 以下,建筑面積不超16 萬m2的建筑,對建筑面積超16 萬平方米的項目,電源方案對比尚應結合每路電源所帶負荷限值設計,對150m 以上250m以下的超高層建筑,高低壓供配電系統(tǒng)以及變配電房選址及運輸方案,設計需要從技術的合理性及經(jīng)濟可行性出發(fā),進行綜合分析。歸納以下幾個要點:

        (1)供電方案:用電負荷首先應確定用電負荷等級,民用建筑中各類建筑物或場所的主要用電負荷級別,可按GB51348-2019 附錄A 選定,對150m 及以上的建筑,超高層公共建筑的消防負荷應為一級負荷中的特別重要負荷。根據(jù)GB51348-2019 的第3.2.9 條,供電電源需滿足雙重電源+應急電源。確定此基本原則后,應根據(jù)電源可靠性、經(jīng)濟性比對選擇合適的供配電系統(tǒng)。

        (2)電房設置:變電所位置應考慮進出線方便、設備運輸方便、靠近負荷中心,且不應設在在對防電磁輻射干擾有較高要求的場所;不宜設在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所,當無法遠離時,不應設在污染源的下風側;不應設在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常有水并可能漏水場所的正下方,且不宜與上述場所貼鄰;如果貼鄰,相鄰隔墻應做無滲漏、無結露等防水處理;

        發(fā)電機房宜布置在首層或地下一、二層。不應布置在人員密集場所的上一層、下一層或貼鄰。機房宜靠建筑外墻布置,應有通風、防潮、機組得排煙、消聲喝減震等措施并滿足環(huán)保要求。

        開閉所、高低壓變配電室、發(fā)電機房位置應避開伸縮縫、沉降縫等位置。電房選址、凈高以及室內外高差要求應結合當?shù)毓╇姴块T及當?shù)氐貥说木唧w要求執(zhí)行。

        根據(jù)供電半徑、負荷計算,結合不同業(yè)態(tài)、不同管理權限確定項目的電房個數(shù)、容量。對超高層建筑,建筑高度在150m 及以下時,避難層不設置變電所;當建筑高度在150~250m 之間時,避難層設置變電所。具體避難層變電所設置的數(shù)量,位置還應根據(jù)供電范圍、供電半徑及負荷計算確定。

        (3)避難層電房設備運輸方式:配電變壓器是解決垂直運輸?shù)年P鍵,鑒于變壓器運輸重量和外形尺寸的限制,設于避難層的變壓器的容量不應大于 1250kVA/臺。

        如當建筑中的酒店因業(yè)務需要設置大噸位貨梯時,當貨梯載重及轎廂空間尺寸滿足變壓器運輸要求時,可將貨梯轎廂運輸作為首選推薦方案。當無法滿足時,建議以貨梯井道作為運輸方式。

        國標14D801 中提出的單相變壓器方案,因三相組合式變壓器為單相生產(chǎn),分體運輸后現(xiàn)場組裝成三相電力變壓器,相較三相變壓器損耗較大效率低,不經(jīng)濟,占地面積大,尚需要通過技術論證進行比較。

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