深圳京基金融中心電氣設(shè)計的幾點體會

張立軍（深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司，深圳 518054）

1 前言

我國自改革開放以來，高層建筑的數(shù)量如雨后春筍般日益增多，深圳特區(qū)作為我國改革開放的窗口，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，建設(shè)規(guī)模的擴大，同時受土地資源緊張的限制，目前在建的項目大多以高層和超高層建筑為主。顧名思義，超高層建筑的最顯著特點就是建筑高度高通常超過100m，同一般高層建筑相比，單體面積常常高達十幾甚至二十幾萬m2，而且大多為功能多樣的綜合性大樓（包括商業(yè)、辦公及酒店等）。如在建的迪拜塔，將超過800m；臺北101大樓，高度為508m；廣州西塔，高度為432m；上海環(huán)球金融中心，高度為492m。

2 項目概況

京基金融中心位于深圳市羅湖區(qū)蔡屋圍，占地面積42 353.96m2，總建筑面積約60萬m2，是集甲級寫字樓、白金五星級豪華酒店、大型商業(yè)、高級公寓和住宅為一體的大型綜合建筑群。規(guī)劃設(shè)計為A、B、C、D、E座塔樓，由4層裙房連為一體，地下共4層。其中A座京基金融中心大廈共100層，高441.8m，形似噴泉和瀑布，建成后將成為深圳市新的地標建筑（圖1）。大廈1～74層為辦公區(qū)（約17.6m2）；75～100層為酒店（約4.6萬m2），酒店接待大廳設(shè)于94層，其上為獨具特色的鵝蛋形餐飲空間，形似飄于空中的飛艇。

深圳京基金融中心大廈由深圳京基集團開發(fā)，泰瑞·法瑞建筑設(shè)計有限公司提供設(shè)計方案和初步設(shè)計，境外機電顧問公司提供機電設(shè)計方案和初步設(shè)計，深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司從方案設(shè)計階段介入跟蹤，并負責(zé)施工圖設(shè)計。

圖1 京基金融中心大廈示意圖

3 10kV供電方案

本項目變壓器總裝機容量為4.4萬kVA，其中A座金融中心變壓器裝機容量為2.43萬kVA。根據(jù)《中國南方電網(wǎng)城市配電技術(shù)導(dǎo)則》第9.3.5條規(guī)定：用戶變壓器容量在4萬kVA及以上時，應(yīng)建設(shè)用戶專用變電站。由于此工程屬舊城改造項目，除去需返還的回遷面積外，地上已不可能留出建設(shè)110kV變電站的用地面積。在地下建設(shè)消防很難滿足要求，同時停車位又不能滿足規(guī)劃的要求，經(jīng)建設(shè)方與供電部門反復(fù)溝通，最終由建設(shè)方在附近重新征用一塊地作為110kV變電站的建設(shè)用地。

在初步設(shè)計階段，A座金融中心的辦公區(qū)及酒店的10kV配電系統(tǒng)是按各自獨立的兩個系統(tǒng)考慮設(shè)計，既分別在地下1層及73層設(shè)置10kV主配電所，且每個系統(tǒng)均引入兩路專線及一路熱備用，共計六條專線。這樣雖解決了辦公區(qū)和酒店的單獨計費問題，但同時在很大程度上增大了外線的投資，而且在京基110kV站投入運行前，供電部門很難提供六條專線。經(jīng)與業(yè)主及顧問團隊討論，在保證供電可靠性的前提下，采用三條10kV專線（兩路專線及一條熱備用）供電，僅在地下1層設(shè)置一處10kV總配電所。10kV配電采用單母線分段中間加聯(lián)絡(luò)，正常時由兩路專線分別負擔(dān)各段的100%負荷；當(dāng)正常供電的專線故障時，熱備用投入運行。這樣在滿足正常用電且不降低供電可靠性的前提下，節(jié)省了兩條專線及一條熱備用，減少了外線投資。

4 10kV/0.4kV變電所的設(shè)置

4.1 設(shè)置原則

1）深入或接近負荷中心；

2）進出線方便；

3）設(shè)備吊裝、運輸方便；

4）有利于物業(yè)管理的需要。

4.2 負荷計算

超高層建筑負荷計算是一個較復(fù)雜的問題，需要考慮各種類型的用電負荷的運行工況、運行時間特點及建筑的使用功能等因素，并加以分析、研究和計算，從而確定最佳負荷計算方法和變壓器投入運行的容量和臺數(shù)，降低設(shè)備投資、運行費用和節(jié)約電能。

國內(nèi)在建的超高層建筑，往往是由境外設(shè)計單位來完成方案及擴初設(shè)計，由國內(nèi)設(shè)計單位完成施工圖設(shè)計，此項目也如此。在初步設(shè)計階段，A座金融中心設(shè)計的變壓器安裝容量為3.33萬kVA，變壓器裝置指標高達151VA/m2，相比國內(nèi)已建成超高層建筑明顯偏大。國內(nèi)供電部門收取電費的方法與境外不近相同，拿深圳舉例：供電部門除對用戶按實際用電度數(shù)收取電費外，還實行基本電費收費，即1kVA變壓器容量每月收取24元基本電費。經(jīng)我們與顧問方、甲方及境外設(shè)計單位反復(fù)溝通，最后在施工圖設(shè)計中將變壓器裝機容量降為2.43萬kVA，變壓器裝置指標降為102VA/m2。僅此一項，除去減少的設(shè)備投資及安裝費外，每年可節(jié)省基本電費259.2萬元。

4.3 變電所的位置

超高層建筑的最大特點就是“高”，空調(diào)通風(fēng)及給排水設(shè)備往往集中設(shè)在機電層。為了解決變電所深入負荷中心、節(jié)省電纜以及供電半徑等問題，在A座金融中心項目中，采用主副變電所分別設(shè)置的原則。主變電所設(shè)在地下1層，制冷機房單獨設(shè)置副變電所，其它副變電所分別設(shè)在相關(guān)的機電層，具體設(shè)置見表1：

表1 變電所具體設(shè)置表

4.4 電能管理

本工程變配電監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，共分為三層：現(xiàn)場控制層、通訊管理層和主站層。提供變配電系統(tǒng)詳盡的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、事故預(yù)警、電能質(zhì)量的監(jiān)視和控制，實現(xiàn)搖信、遙控、遙測的功能。并為該系統(tǒng)提供RS485通信接口，采用標準Modbus規(guī)約。

測量主變低壓進線回路、電容器、母聯(lián)、發(fā)電機低壓進線回路和低壓饋線回路所有三相全電量，31次諧波分析，三相電壓/電流不平衡度，波形的瞬態(tài)捕捉。并進行波形采樣和12周波的波形捕捉、定時記錄、分時計費、越限跳閘，并監(jiān)測斷路器的工作及故障狀態(tài)。

通過以太網(wǎng)交換機可實現(xiàn)與建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)(FAS)等其他自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，達到信息資源共享。此外，系統(tǒng)還具備與變壓器智能溫度監(jiān)控單元、柴油發(fā)電機組和智能直流電源系統(tǒng)等其他自動化系統(tǒng)和智能設(shè)備的RS485通信接口，規(guī)約為Modbus。

5 應(yīng)急柴油發(fā)電機的設(shè)置

在超高層建筑中，設(shè)置柴油發(fā)電機組有兩個目的，一是作為應(yīng)急電源使用，主要為消防類負荷提供第三電源；另一目的是為用戶提供備用電源。兩者的使用目的不同，要求也不一樣。在本項目中，由于市政提供三路電源（兩用一備），所以柴油發(fā)電機的設(shè)置目的僅為消防類負荷提供第三電源（酒店除外）。

通常消防負荷可分為兩大類，一類是正常及火災(zāi)時均需投入運行的設(shè)備，如消防電梯、消控中心、排風(fēng)兼排煙風(fēng)機和應(yīng)急照明等；另一類則是僅在火災(zāi)時方投入運行的消防設(shè)備，如純排煙風(fēng)機、加壓風(fēng)機、消防泵、噴淋泵和防火卷簾等。

應(yīng)急發(fā)電機在何時才使用呢？一是停電，另一種情況是當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等非常狀況時。停電與火災(zāi)沒有必然關(guān)系，停電時前述消防泵、噴淋泵、防火卷簾、加壓風(fēng)機和純排煙風(fēng)機均不投入運行，可將此部分發(fā)電機供電的容量用于部分一級負荷。雖說停電與火災(zāi)沒有必然關(guān)系，但也不能排除停電時發(fā)生火災(zāi)的可能，如若發(fā)生此種狀況，可解列（斷開）由發(fā)電機供電的部分一級負荷（火災(zāi)時， 這部分負荷也不應(yīng)投入運行），使發(fā)電機向只有火災(zāi)時才投入運行的消防設(shè)備供電。這種設(shè)計能盡可能地發(fā)揮發(fā)電機能力，大大降低設(shè)置的發(fā)電機容量。初步設(shè)計階段設(shè)計的應(yīng)急發(fā)電機組為七臺：7×1 500kW=10 500kW（含預(yù)留兩臺），經(jīng)我們與顧問方、甲方及境外設(shè)計單位反復(fù)溝通，最后在施工圖設(shè)計中將柴油發(fā)電機臺數(shù)降為3臺：3×1 500kW=4 500kW。

6 結(jié)束語

超高層建筑的建設(shè)在全國愈演愈烈，為了取得較好的設(shè)計效果，相當(dāng)多的業(yè)主是聘請境外設(shè)計公司承擔(dān)超高層建筑方案乃至初步設(shè)計的重任，由國內(nèi)設(shè)計公司承擔(dān)施工圖設(shè)計。

鑒于境外與國內(nèi)電氣設(shè)計在人文環(huán)境、供電系統(tǒng)設(shè)計及管理要求、電價收費制度以及相關(guān)的法規(guī)、規(guī)范等諸多方面存在差異，境外顧問公司對電氣初步設(shè)計階段提供的技術(shù)參數(shù)，如10kV電源進線的回路數(shù)、變壓器裝機容量和備用柴油發(fā)電機裝機容量等均是過大的。造成上述容量過大的原因較復(fù)雜，需要國內(nèi)設(shè)計公司對此進行解析與判別，如果完全照單全收，恐怕會與國內(nèi)低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保政策以及相關(guān)規(guī)范大相徑庭。因此，探討、研究以及提供適合我國超高層建筑電氣設(shè)計合理技術(shù)參數(shù)及方案的重任就落在國內(nèi)電氣設(shè)計人員肩上，任重道遠，還需大家一起努力！

[1]中華人民共和國公安部. GB50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2005.

[2]裘海晶. 超高層建筑供電淺述[J]. 智能建筑電氣技術(shù),2011(4)： 23－27.