本站原创摘 要：在对高层建筑供配电系统进行设计时,其负荷容量计算是否准确,供电电源选择及变配电所布置是否合理,供配电系统是否经济,运行是否能保持稳定、安全等方面,将决定其最终成果的优劣.本文结合工程实例,对超高层建筑供配电系统设计进行了分析探讨,并提出了自己的一些见解,供大家参考.
关 键 词：超高层建筑；供电；配电；设计要点
中图分类号：TU972
超高层建筑的明确定义,基本上是在经过了1972年联合国教科文组织下属的世界高层建筑委员会的讨论后,才认定40层以上（高度在100m以上）的属于超高层建筑.但在不同的国家,仍是以各自的具体情况,如建筑类别、防火要求等,对高层及超高层建筑的定义有不同的规定,而我国的〈民用建筑设计通则〉中也已明确规定“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑.
建筑供配电系统设计是一项电气设计者运用科学的技术手段,通过计算、选择、布置、设计等环节,使系统中各类用电设备、线路等在数量和质量上均满足供配电系统正常运转需求,且在保证供配电安全可靠的同时考虑系统技术性与经济性的设计活动.设计中考虑到系统的技术性和经济性,需要建筑师向电气设计者提供有效的相关设计基础资料,以便设计者更合理的结合建筑电气实际情况与专业要求及特点等,为设备、线路的安装配置及运行维护等,选择恰当的位置、提供必要的安全空间和通道,并在建筑结构上采取一定的措施,防止供配电系统某部分与建筑其他各分部在检修或发生事故的情况下相互影响.总之,建筑供配电系统是一项复杂且专业知识性强的工程,设计中需要注意的要点及细节很多.文章以下就来简要阐述供电系统、供电线路及配电系统的的设计要点.
一、工程概况
某项目工程总建筑面积为169155平方米.其中包括地上建筑面积120298平方米,地下建筑面积48865平方米.地上部分为办公楼与酒店双塔楼的布局.办公塔楼位于基地的南面,设计为38层,建筑高度165.100m,标准层呈48米x48米正方形,设置了3处避难层,分别位于5层、17层、29层.酒店塔楼位于基地北端,设计为15层,平面呈错动“一字形”布置,主要客房为东西向,酒店塔楼高72.800米.在办公塔楼和酒店塔楼间设有4层裙房,分别布置有办公大堂、酒店大堂和附属设施、商业餐饮和宴会厅、KTV用房等.地下室为车库（战时部分为人防地下室）及设备用房.
二、电气负荷
本工程消防控制中心、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警及联动控制系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志、电动卷帘、梯间照明、主要客梯、排污泵、生活泵等用电按一级负荷设计,其余为二级负荷.主要用电设备为冷水机组,电梯,水泵,风机及大量的商业、餐饮、办公、客房用电.
三、负荷计算
本工程厨房按每平方米500W计算,餐厅按每平方米120W计算,会议室按每平方米100W计算,地下室照明按每平方米4W计算,标准间客房按每间2.5kW计算,套间按每间4kW计算,办公室按每平方米80W计算,风机、水泵等负荷则根据通风、给排水专业提供的资料进行统计.根据计算,办公楼的安装容量为8671kW,计算容量为6027kW；酒店的安装容量为5972kW,计算容量为3653kW.
四、供电电源
.本工程10kV高压配电系统采用单母线分段的运行方式,为满足大量的一、二级负荷的使用需要,要求当地供电部门提供两路来自不同区域变电站的10kV电源.两路高压进线互为热备用,当一路供电故障时,另一路电源能承担全部用电负荷.高压进线引至设在首层临街处的开关房,再从开关房分别引两路10kV线路至办公楼及酒店变电所.
五、变配电房
根据建设方要求,本工程办公楼与酒店为独立经营、管理,所以办公楼与酒店各设一处变电所及备用柴油发电机房,变配电房及备用柴油发电机房设于地下室负一层,分别供办公楼及酒店用电.1#变配电房设置在办公楼核心筒附近,为办公楼供电；2#变配电房设置在酒店核心筒附近,为酒店供电.
1#变配电房设置6台变压器,其中两台1600kVA变压器供办公楼空调用电,1台1250kVA变压器主要供办公地下室及办公楼裙房商业用电,另外3台1250kVA变压器供办公塔楼用电.
2#变配电房设置4台变压器,其中两台1000kVA变压器供酒店空调用电,另外两台1600kVA变压器供酒店地下室、商业裙房及酒店塔楼用电.
本工程办公楼的变压器安装容量为8200kVA,单位用电指标约为71VA/m2；酒店的变压器安装容量为5200kVA,单位用电指标约为95VA/m2.
各变配电室10kV配电系统中,进线设置过流、延时速断、零序保护；10kV母联设置过流及速断保护；10kV出线设置过流保护、延时速断保护、零序保护、变压器设置高温报警、超高温跳闸保护等.变压器的高压侧设置真空金属封闭开关柜,装设高分断能力的真空断路器作保护,变压器还设有超温报警及自带风机功能以确保变压器安全可靠地运行.各变配电房的配电及计量独立.变压器设专用高压计量柜作高压总计量.在低压室采用集中补偿方式,安装成套低压自动补偿静电电容柜,将功率因数提高至0.9（滞后）以上.
低压供电系统采用单母线分段形式,两台变压器为一组,两段母线之间设置联络开关.本工程供配电系统见图1.
六、应急电源
办公楼及酒店分别设一台自启动应急柴油发电机组（办公楼的常用功率为1200KW,酒店的常用功率为650kW）供一级负荷（火灾时只供消防负荷）,自启动信号引自专用变压器低压进线开关.当市电停电时应急发电机组应能在30秒内自启动及供电,维持一级负荷及正常生活的必须用电,市电恢复时发电机组自动退出运行,并将负荷转移至正常供电系统.为满足环保要求,发电机采用风冷式,热风直排至首层室外无人处,其排烟经水处理后沿烟道引上屋顶排放.
七,配电设计
本工程建筑面积大、负荷分散,设置良好的水平及垂直供电路径非常重要.在不同区域设置了5组强弱电井,既保证了末端设备供电路径的合理性,又降低了线路损耗,也可方便施工及维护.
配电系统的接地形式采用TN-S系统.
电力配电采用放射式或树干式配电,冷冻机房、水泵房等大型设备采用放射式供电方式,塔楼采用树干式配电；对于消防负荷、应急负荷、重要负荷的配电均采用双电源供电,末端自动切换.
八,电气安全
变压器、发电机工作接地、弱电工作接地、保护接地和防雷接地采用共用接地装置,接地电阻要求不大于1欧.建筑物采取总等电位和局部等电位连接措施.插座回路设置剩余动作电流为30mA的漏电保护开关以防触电危险；设置漏电火灾报警系统,在一级配电箱处设置剩余电流式电气火灾监控探测器,剩余动作电流为500mA,在消防控制中心设置监控主机,对供电回路进行实时监测,及时发现漏电电流、异常温升等情况,监测报警信息通过系统独立通信网络集中到系统主机上显示和记录,准确显示出故障线路的位置,管理人员可及时检查和解决故障,有效地降低了发生电气火灾的可能性.
九,其它
本工程属于超高层公共建筑,消防设备供电干线及分支干线采用矿物绝缘电缆,其余采用低烟无卤阻燃电缆或电线.大堂、办公区、宴会厅、会议室等需要装修的部位仅预留用电负荷,具体照明设计待二次装修时确定.