李子涵

（山東天易信息技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

隨著城市化的快速推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，大型公共建筑作為現(xiàn)代城市的重要組成部分，集購(gòu)物、餐飲、娛樂(lè)、辦公等多種功能于一體，其規(guī)模和復(fù)雜性日益增加。因此，本文對(duì)大型公共建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行深入研究，力求在確保系統(tǒng)安全、可靠的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的能耗。具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。尹承民[1]認(rèn)為電力設(shè)計(jì)系統(tǒng)復(fù)雜，因此采用工程實(shí)例，分別設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)，從細(xì)節(jié)入手，保證每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都符合高層建筑用電安全、用電穩(wěn)定可靠的需求。魏昕[2]根據(jù)二級(jí)降壓供電方式，提出了對(duì)區(qū)間變電所的設(shè)備選型與布置、接地裝置設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)和電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題重點(diǎn)研究的觀點(diǎn)。吳云飛[3]在供配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，自動(dòng)更新配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際供配電網(wǎng)絡(luò)同步，使管理人員和作業(yè)人員對(duì)目前的供配電網(wǎng)絡(luò)一目了然，提高工作效率并控制供配電安全風(fēng)險(xiǎn)。但也發(fā)現(xiàn)了在實(shí)際中供配電系統(tǒng)仍然存在缺陷和不足，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果的問(wèn)題。本文在此基礎(chǔ)上通過(guò)引入先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)計(jì)理念，為大型公共建筑打造了一個(gè)穩(wěn)定、高效的供配電系統(tǒng)，在施工方面，注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)格把控質(zhì)量與安全。為此提出大型公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工研究。

1 大型公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為負(fù)荷分級(jí)及供電電源、變壓器以及電氣主接線，以下將從該三個(gè)方面對(duì)大型公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述。

1.1 負(fù)荷分級(jí)及供電電源

大型公共建筑高度比較高，且建筑面積比較大，屬于一類(lèi)高層商業(yè)建筑，本次根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 52641-2020），供配電負(fù)荷等級(jí)可分為三級(jí)，在商業(yè)建筑中，一級(jí)負(fù)荷包括電梯、應(yīng)急照明、消防設(shè)備等，對(duì)于中斷供電會(huì)造成較大的損失為二級(jí)負(fù)荷，剩余電氣為三級(jí)負(fù)荷。本次設(shè)計(jì)的大型公共建筑供配電系統(tǒng)無(wú)二級(jí)負(fù)荷，電氣設(shè)備可分為一級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷，對(duì)其供電的具體設(shè)計(jì)如下：本次將電梯、應(yīng)急照明、消防電源、排煙設(shè)備、噴淋泵、排污泵、通信電源、消防控制室以及排煙設(shè)備電源設(shè)計(jì)為一級(jí)負(fù)荷；將普通照明、空調(diào)機(jī)組、鍋爐設(shè)備電源、制冷機(jī)組以及其他電力負(fù)荷設(shè)計(jì)為三級(jí)負(fù)荷。考慮到大型公共建筑負(fù)荷較大，用電量也比較大，因此供電電源采用10kV 雙路電源供電。由于兩個(gè)10kV 的電源是獨(dú)立的，因此不需要另外配置發(fā)電機(jī)或者其它集中式的緊急供電設(shè)備。供電電路中配電變壓器使用5%無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓分接頭，通過(guò)在補(bǔ)償電容器上串聯(lián)協(xié)調(diào)電抗器抑制供電電源中諧波，照明電源線路采用三相供電，其他電氣設(shè)備采用三相電源平衡，將照明與其他電氣設(shè)備電源分開(kāi)回路設(shè)置，保證大型公共建筑供配電電源穩(wěn)定。

1.2 變壓器容量確定及選型確定

對(duì)于變壓器的設(shè)計(jì)依據(jù)大型公共建筑負(fù)荷，考慮到大型公共建筑是商用建筑物，用于出售和出租，因此供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能預(yù)留辦公室負(fù)荷以及消防監(jiān)控負(fù)荷、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房負(fù)荷等。為了保證變壓器設(shè)計(jì)合理，此次采用單位面積功率法計(jì)算負(fù)荷，單位面積功率法無(wú)須知道電氣設(shè)備的具體功率，根據(jù)建筑面積估算負(fù)荷，其計(jì)算公式為：

式中，P表示大型公共建筑供配電系統(tǒng)負(fù)荷；Pw表示單位面積功率；S表示大型公共建筑建筑面積。利用以上公式計(jì)算出綜合體建筑的供配電系統(tǒng)負(fù)荷，如果負(fù)荷比較大，超過(guò)2 000kVA，則需要使用2 臺(tái)或者2 臺(tái)以上的變壓器，如果負(fù)荷不超過(guò)2 000kVA，則只需要使用1 臺(tái)變壓器即可。根據(jù)計(jì)算到的負(fù)荷值，確定變壓器容量，計(jì)算公式為：

式中，K表示變壓器容量[4]。根據(jù)變壓器容量需求，選擇相應(yīng)容量的變壓器，變壓器類(lèi)型采用干式變壓器。

1.3 供配電電氣主接線設(shè)計(jì)

供配電電氣可分為高壓電氣和低壓電氣兩部分，本次對(duì)于大型公共建筑供配電電氣主接設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 大型公共建筑供配電電氣主接圖

如圖1 所示，為了保證供電穩(wěn)定和靈活，大型公共建筑供配電系統(tǒng)高壓電氣主接線采用單母線A、B、C 分段形式，中間沒(méi)有聯(lián)絡(luò)線[5]。通常情況下大型公共建筑單臺(tái)電壓容量較大，因此高壓電氣主開(kāi)關(guān)選用真空斷路器FAN，開(kāi)關(guān)柜采用雙排面對(duì)面布置。大型公共建筑供配電室設(shè)有兩臺(tái)以上的變壓器，因此低壓電氣主接線也采用單母線分段形式，但是母線間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，在供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，母線開(kāi)關(guān)U 斷開(kāi)，變壓器各自分列運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生變壓器故障，則母線開(kāi)關(guān)打開(kāi)，由其他變壓器帶重要負(fù)荷運(yùn)行，保證供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行[6]。低壓電氣主接線開(kāi)關(guān)采用真空式斷路器。考慮到大型公共建筑為寫(xiě)字辦公樓，因此動(dòng)力I 負(fù)荷需要與照明N 負(fù)荷分開(kāi)，故其低壓電氣干線采用放射式接線方式。由此，完成商業(yè)綜合體供配電電氣主接線設(shè)計(jì)。

1.4 供配電室布置設(shè)計(jì)

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 52641-2020）要求，大型公共建筑需要設(shè)置室內(nèi)供配電室，其布置需要遵循相應(yīng)的規(guī)則。本次依據(jù)規(guī)則布置設(shè)計(jì)大型公共建筑供配電室，具體如圖2 所示。

圖2 大型公共建筑供配電室布置設(shè)計(jì)圖

如圖2 所示，供配電室設(shè)備布局緊湊、布局合理，方便搬運(yùn)、操作、檢修、巡視和測(cè)試，同時(shí)也要考慮擴(kuò)容的可能性[7]；供配電室設(shè)置在方便線路出入的地方。35 kV 主變應(yīng)設(shè)在10kV變電站旁，低壓變電所應(yīng)設(shè)在主變旁。在相應(yīng)的電壓水平下，將電容器安裝在變壓器房和配電室附近，值班室、控制室、副房的布置應(yīng)方便操作人員的工作及管理。主變壓器要靠近低壓開(kāi)關(guān)柜，低壓開(kāi)關(guān)柜與高壓開(kāi)關(guān)柜距離要在2m 以上，并且供配電室內(nèi)要設(shè)置兩個(gè)緊急出口，方便應(yīng)急。

2 大型公共建筑供配電系統(tǒng)施工

供配電系統(tǒng)施工主要包括電纜敷設(shè)和電氣設(shè)備安裝兩部分，需要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工，其具體設(shè)計(jì)如下：

2.1 電纜敷設(shè)

本次電纜敷設(shè)根據(jù)供配電系統(tǒng)電路圖，依據(jù)圖中主干線路和支線的位置使用墨線標(biāo)記。為確保電纜能夠穩(wěn)固地鋪設(shè)并滿足后續(xù)使用的需求，在敷設(shè)電纜之前，首要任務(wù)便是安裝電纜支架。這一步驟不僅為電纜提供了支撐，也為其后續(xù)固定奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[8]。在安裝過(guò)程中，特別選用了軸支架來(lái)支撐電纜盤(pán)，確保其穩(wěn)固不晃動(dòng)。同時(shí)，為確保電纜在鋪設(shè)過(guò)程中的順暢與安全，我會(huì)在固定電纜時(shí)留出100mm 的距離，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各種情況。整個(gè)電纜敷設(shè)的過(guò)程都必須嚴(yán)格按照指示進(jìn)行，在施工現(xiàn)場(chǎng)特別指定一名領(lǐng)線的人員和一名負(fù)責(zé)檢查的人員，其各自承擔(dān)著引領(lǐng)電纜走向和檢查鋪設(shè)質(zhì)量的重任。此外，為了確保施工的順利進(jìn)行，各部門(mén)之間也必須保持通訊的暢通與可靠，以便及時(shí)溝通、協(xié)調(diào)解決問(wèn)題。

電纜從配電室采用吊裝引至下一層強(qiáng)電豎井，沿墻固定安裝，在電纜的選擇上，使用鍍塑黑綁線，這種材料不僅堅(jiān)固耐用，而且能夠有效防止電纜在使用過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)或斷裂的情況。此外，注意控制電纜之間的距離，確保其之間保持在800mm 左右。當(dāng)然，如果電纜的截面面積非常小，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電纜與固定的距離；若其橫斷面區(qū)域很大，則將電纜的固定間隔控制在1.5m 左右，以確保電纜的安全與穩(wěn)定。當(dāng)一條電纜的鋪設(shè)工作圓滿完成后，立即著手整理電纜牌，確保每一根電纜都能得到準(zhǔn)確的標(biāo)識(shí)和記錄。而在鋪設(shè)電纜的過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都嚴(yán)加把控。尤其是電纜的彎度，必須嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以確保電纜在使用過(guò)程中不會(huì)因彎度過(guò)小而受損。

2.2 電氣設(shè)備安裝

電氣設(shè)備的安裝主要為變壓器設(shè)備，本次采用柱上式安裝方式，在變電室內(nèi)變壓器位置安裝槽鋼，將其離地高度控制在2.5m 左右，其平面坡度不超過(guò)1/500。為了防止變壓器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形而失效，在槽鋼下方放置枕木。本次采用吊裝工藝將變壓器安裝到鋼槽內(nèi)，事先對(duì)變壓器進(jìn)行吊裝，并進(jìn)行試吊，確保吊裝過(guò)程中無(wú)晃動(dòng)、無(wú)損傷、無(wú)設(shè)備傾覆等異常情況，然后用車(chē)載吊車(chē)將變壓器吊到地基之上。測(cè)量和調(diào)整變壓器的水平位置、頂部平整度、朝向角度，調(diào)整好之后，將變壓器緩緩放下，然后將其放在地基的安裝表面上，對(duì)變壓器的位置、垂直度、安裝標(biāo)高和頂部平整度進(jìn)行了反復(fù)的測(cè)量和調(diào)整。確認(rèn)無(wú)誤后，將螺栓旋進(jìn)基座臺(tái)架預(yù)留孔，將變壓器定位，拆卸吊桿吊掛，即可完成變壓器的定位安裝，以此完成大型公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

此次研究以某大型公共建筑為背景，該建筑為一棟獨(dú)立商業(yè)建筑，建筑高度為36.48m，包含地上10 層和地下2 層，總建筑面積為26 546.52m2，占地面積為2 152.42m2，建筑布局為：一層大廳、辦公室、消防室、電梯機(jī)房、水房、風(fēng)機(jī)房、物業(yè)用房、鍋爐房、制冷機(jī)房、車(chē)庫(kù)、供配電室等。建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為二級(jí)，耐火等級(jí)為一級(jí)，建筑分類(lèi)為一類(lèi)，該建筑是典型的高層建筑，用電量大、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)供電可靠性要求較高。

3.2 供配電系統(tǒng)運(yùn)行效果與討論

按照本文所述的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工開(kāi)展該建筑供配電工程。利用公式（1）和公式（2）計(jì)算得到該建筑供配電總負(fù)荷為3 684kW，變壓器容量為2 395kVA，因此選擇型號(hào)為KHFG-4A8G 干式變壓器2 臺(tái)，將高壓供電進(jìn)出線電纜從戶外穿過(guò)，通過(guò)電纜橋架進(jìn)入分戶室，低壓配電線路采用橋架方式，在配電柜下出口引出，并通過(guò)架空層的橋架將電纜引向每一層的電氣設(shè)備。完成供配電系統(tǒng)施工后，為檢驗(yàn)該商業(yè)綜合體供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的合理性，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行工頻耐壓測(cè)試，選擇8 條支路線路進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)中絕緣電阻值區(qū)間為1 ～8MΩ，測(cè)試時(shí)間為2min，使用型號(hào)為KHFAA4F7，2 500v 兆歐表對(duì)支路遙測(cè)2min，記錄2min 內(nèi)是否出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

表1 供配電性工頻耐壓測(cè)試結(jié)果

《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 52641-2020）要求，供配電系統(tǒng)支路絕緣電阻小于10MΩ時(shí)，在2min內(nèi)無(wú)閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，否則視為供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合格。從上表中數(shù)據(jù)可以看出，該供配電系統(tǒng)工頻耐壓試驗(yàn)中未出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，符合規(guī)范要求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量，記錄運(yùn)行期間內(nèi)供配電系統(tǒng)故障情況，《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 52641-2020）要求，供配電系統(tǒng)故障不能超過(guò)5%，將其作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)，記錄結(jié)果如表2 所示。

表2 供配電系統(tǒng)故障記錄

從表2 可以看出，該供配電系統(tǒng)運(yùn)行期間內(nèi)故障率不超過(guò)0.1%，符合規(guī)范要求，以此證明了該大型公共建筑供配電系統(tǒng)性能良好，設(shè)計(jì)方案與施工方案科學(xué)合理。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)大型公共建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的深入研究，發(fā)現(xiàn)這一領(lǐng)域的復(fù)雜性和重要性遠(yuǎn)超一般想象，其不僅是確保商業(yè)綜合體日常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵所在，更是保障公共安全、提升服務(wù)質(zhì)量的基石。通過(guò)研究，得出結(jié)論如下：

（1）在設(shè)計(jì)方面，不斷追求創(chuàng)新，力求在確保系統(tǒng)安全、可靠的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的能耗。通過(guò)引入先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)計(jì)理念，為大型公共建筑打造了一個(gè)穩(wěn)定、高效的供配電系統(tǒng)。

（2）在施工方面，注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)格把控質(zhì)量與安全。

（3）測(cè)試結(jié)果表明，本次設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)運(yùn)行期間內(nèi)故障率不超過(guò)0.1%，符合規(guī)范要求，應(yīng)用效果較好。