某高層商住樓的配電和照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

李 娟 /徐四元（北京中機(jī)一院工程設(shè)計(jì)有限公司， 北京 100044）

本次設(shè)計(jì)為某商住樓項(xiàng)目，總建筑面積為74 236m2。地下2層為車庫(kù)及設(shè)備用房，地上3層為商業(yè)，4～28層為公寓，建筑高度93.65m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本文主要介紹該項(xiàng)目的配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 負(fù)荷等級(jí)的確定及負(fù)荷容量的計(jì)算

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范是為保障人身安全、供電可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的規(guī)定，電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)用電部門對(duì)供電可靠性的要求及如果中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上所造成的損失，將電力負(fù)荷分為三級(jí)，不同的負(fù)荷等級(jí)供電的要求不同。

本工程為一類高層民用建筑，其中消防控制室、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制裝置、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志、防煙及排煙設(shè)施、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、消防水泵、消防電梯及其排水泵和電動(dòng)防火卷簾等消防用電為一級(jí)負(fù)荷，其余用電為三級(jí)負(fù)荷。

負(fù)荷計(jì)算可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù)，并用來計(jì)算電壓損失和功率損耗；也可以作為電能損耗及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)。一級(jí)負(fù)荷可用來確定備用電源及應(yīng)急電源及其容量。負(fù)荷計(jì)算的方法有需用系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位指標(biāo)法等幾種。單位面積法和單位指標(biāo)法多用于民用建筑的負(fù)荷計(jì)算，需用系數(shù)法尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。本工程采用單位面積法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

公寓用電指標(biāo)為每戶6kW，商業(yè)用電指標(biāo)為100W/m2。根據(jù)公寓及商業(yè)面積計(jì)算，總計(jì)算容量為4549.1kW，其中消防負(fù)荷、疏散指示、航空障礙、安保電源、客梯電力、排污泵和電話網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等一級(jí)負(fù)荷共861 kW，其他為三級(jí)負(fù)荷共3 688kW。

2 變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及柴油發(fā)電機(jī)容量的確定

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)來自不同區(qū)域電站的電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)發(fā)生故障并且能夠及時(shí)投入運(yùn)行。本工程兩路電源一路從室外由電纜引入10kV的高壓電源，承擔(dān)本工程全部負(fù)荷；另一個(gè)電源采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源,自備發(fā)電機(jī)設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)裝置，自動(dòng)啟動(dòng)方式在30s內(nèi)供電。變配電室及柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置在地下1層。低壓電源由低壓配電室引入，電壓220/380V，TN-S接地系統(tǒng)。配電系統(tǒng)采用放射式與樹干式相結(jié)合的方式，消防負(fù)荷及重要負(fù)荷采用雙電源末端互投。

柴油發(fā)電機(jī)的容量首先要滿足一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷以及某些重要的二級(jí)負(fù)荷容量，針對(duì)本工程應(yīng)分別計(jì)算消防負(fù)荷容量和一級(jí)負(fù)荷容量，再根據(jù)兩種負(fù)荷容量的大小選擇其中較大的容量作為確定發(fā)電機(jī)容量的依據(jù)。消防負(fù)荷只考慮當(dāng)最大的一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，投入運(yùn)行的消防設(shè)備容量。通常情況下，不考慮兩個(gè)防火分區(qū)同時(shí)發(fā)生火災(zāi)的情況。消防設(shè)備通常作為固定負(fù)荷的消防泵必須計(jì)入，而應(yīng)急照明、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)和防火卷簾等負(fù)荷計(jì)入的大小，則要根據(jù)當(dāng)最大防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)投入工作的消防設(shè)備多少而定。

消防負(fù)荷：消防泵 297kW

1#樓排煙：地下室 59kW,每層商業(yè)18.5kW

正壓送風(fēng)（2座塔樓）：45×2=90kW

中庭排煙：15kW

消防電梯：2×30=60kW

疏散照明：地下室總面積 15 506m2

1%×15W/m2×15 506=2.33kW

公寓走道1%×169W/每層×29層=0.05kW商業(yè)：1%×12W/m2×4 657m2=0.6kW

小 計(jì)：297+59+2.33+18.5×3+0.6+90+15+60+0.05=579.4kW

一級(jí)負(fù)荷：

安全照明：地下室總面積 15 506m2

5%×8W/m2×15 506=6.2kW

3棟公寓走道 3×5%×169W/每層×29層=0.75kW

商業(yè)總面積 30 397.62m2

商業(yè) ：5%×13W/m2×30 397m2=19.8kW

電梯：3×30=90kW

小計(jì)：6.2+0.75+19.8+90=116.75kW

因消防負(fù)荷大于保證負(fù)荷，根據(jù)消防負(fù)荷選柴油發(fā)電機(jī)容量：1.2×579.4kW=695kW，選750kW柴油發(fā)電機(jī)。

3 低壓電力配電干線方式

3.1 低壓配電方式的選擇

低壓電力配電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、規(guī)模和負(fù)荷容量等因素綜合考慮，應(yīng)滿足使用所需的供電可靠性和電能質(zhì)量的要求，同時(shí)應(yīng)注意接線簡(jiǎn)單，操作方便安全，具有一定靈活性，能適應(yīng)使用上的變化及設(shè)備檢修的需要。

供電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠、便于操作。通常低壓配電級(jí)數(shù)不宜超過三級(jí)。在一個(gè)獨(dú)立的單體建筑物內(nèi)，當(dāng)用電設(shè)備容量不大，數(shù)量較多時(shí)，宜采用樹干式配電。當(dāng)設(shè)備容量較大，負(fù)荷集中或有重要的用電設(shè)備時(shí)，宜采用放射式配電。在高層建筑內(nèi)，特別針對(duì)本項(xiàng)目每層有12戶，戶型不大且配電點(diǎn)多的情況宜用分區(qū)樹干式配電。但位于地下室的冷凍機(jī)房、消防泵房等容量較大的設(shè)備及重要設(shè)備應(yīng)從低壓配電室以放射式配電，所以本工程采用了樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。樹干式配電的干線是供電系統(tǒng)的大動(dòng)脈,減少干線的故障對(duì)供電可靠性、安全性起決定性作用,所以供電干線方式的選用尤其重要。

3.2 供電干線形式的選擇

供電干線一般采用如下兩種形式:

1)插接母線式

插接式母線的優(yōu)點(diǎn)在于供電容量大、可以靈活的分接饋電，因此在高層建筑、大型公建建筑及工業(yè)廠房中得到廣泛的應(yīng)用。但插接式母線也存在其不足之處：多接頭、氣密與防水性差、抗震性差,且插接式母線施工難度較電纜干線施工難度大、施工周期相對(duì)較長(zhǎng)和對(duì)安裝空間尺寸要求高，對(duì)于日趨緊張的高層建筑豎井空間，插接式母線的局限性越發(fā)顯現(xiàn)它的劣勢(shì)。

2)電纜干線式

目前電纜分支方式有電纜T接、預(yù)分支電纜或者電纜分支器。電纜T接方式目前較少采用，主要原因在T接處的接頭質(zhì)量、防水性能等方面無法達(dá)到技術(shù)要求，帶來不必要的漏電隱患。預(yù)分支電纜主要用于高層建筑動(dòng)力與照明供電主干系統(tǒng)，它具有與插接式母線無論在制作工藝、材料性能、生產(chǎn)成本還是施工方式上無法比擬的優(yōu)勢(shì)。預(yù)分支電纜具有配電安全、防水性、抗震良好、免維護(hù)和較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。但預(yù)制分支電纜也有自己的局限性，由于預(yù)分支電纜為成型產(chǎn)品，這就要求用戶在訂貨時(shí)就應(yīng)預(yù)先提供詳細(xì)而準(zhǔn)確的有關(guān)電纜干線敷設(shè)資料，特別是配電系統(tǒng)圖和電氣豎井的實(shí)際尺寸，包括豎井的大小、層高、每層接頭位置等樓層標(biāo)高剖面圖。由于預(yù)制分支電纜制作工藝要求較高，成本較昂貴，國(guó)內(nèi)具有制作預(yù)分支電纜資質(zhì)的廠家目前并不多，這就出現(xiàn)了由于定做尺寸誤差及現(xiàn)場(chǎng)吊裝引起的施工困難。

但目前建筑內(nèi)豎井面積相對(duì)狹小，井內(nèi)各類設(shè)備較多，在豎井內(nèi)懸掛大量的電纜不管是從安全還是美觀上都是不允許的。因此,采用電纜分支器分支具有預(yù)分支電纜不具備優(yōu)勢(shì)。采用電纜分支器分支無需預(yù)先制作成型產(chǎn)品，可以在現(xiàn)場(chǎng)施工制作，根據(jù)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)施工方案在電纜任意位置做T型分支，還可用作電纜對(duì)接。其配電安全可靠,與插接母線及預(yù)分支電纜相比其安裝相對(duì)簡(jiǎn)單、防水性能更好、施工要求低、免維修和更經(jīng)濟(jì)。所以本工程采用了電纜分支器分支的方式來實(shí)現(xiàn)樹干式配電。

3.3 本工程采用的供電方式

公寓部分采用樹干式配電，本工程采用電纜分支器方式供電。商業(yè)普通照明采用樹干式供電，商業(yè)動(dòng)力采用放射式供電。地下室內(nèi)的送風(fēng)、排煙風(fēng)機(jī)和防火卷簾等消防設(shè)備則由變配電室低壓柜專用回路及柴油發(fā)電機(jī)專用回路供電，配電箱末端自投。

公寓內(nèi)配電箱設(shè)置六個(gè)回路，包括照明、普通插座、空調(diào)插座、廚房插座及衛(wèi)生間插座回路。ABB公司最新生產(chǎn)的S200系列微型斷路器及相關(guān)的剩余電流保護(hù)產(chǎn)品，以先進(jìn)的技術(shù)性能，通過隔離保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)和剩余電流保護(hù)等多種方式，實(shí)現(xiàn)安全、可靠的終端配電保護(hù)方案。

4 照明系統(tǒng)及節(jié)能設(shè)計(jì)

照明設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)視覺要求、作業(yè)性質(zhì)和環(huán)境條件，通過對(duì)光源、燈具的選擇和配置，使工作區(qū)或空間具備合理的照度、顯色性和適宜的亮度分布以及舒適的視覺環(huán)境。

照明的種類有正常照明、應(yīng)急照明、值班照明及航空障礙照明。本工程除在一般場(chǎng)所設(shè)置正常照明外，在樓梯間、防煙樓梯間前室、消防電梯間及其前室、公共建筑內(nèi)的疏散走道、公寓內(nèi)長(zhǎng)度超過20m的內(nèi)走道、配電室、消防控制室、消防水泵房和防排煙機(jī)房等處設(shè)置應(yīng)急照明。

光源：有裝修要求的場(chǎng)所僅作預(yù)留，一般場(chǎng)所為熒光燈或其他節(jié)能型燈具。光源顯色指數(shù)Ra≥80,色溫在2 500K～5 000K之間。電氣照明用節(jié)能型熒光燈配高效電感整流器,并配備補(bǔ)償電容器。照明、插座分別由不同的支路供電，照明為單相三線制，所有插座回路（空調(diào)插座除外）均設(shè)漏電斷路器保護(hù)。車庫(kù)采用集中照明控制系統(tǒng)，做到三相平衡，選用銅芯線纜以便降低線路損耗。樓梯間、走廊采用聲光控節(jié)能自熄開關(guān)，火災(zāi)時(shí)強(qiáng)切點(diǎn)亮。地下車庫(kù)燈具安裝高度為距地2.5m。燈管為節(jié)能型T8燈管，光通量為2 850lm以上，電感式鎮(zhèn)流器加電容補(bǔ)償，cosΦ≥0.90。出口指示燈，疏散指示燈和應(yīng)急照明箱按防火分區(qū)設(shè)置，采用雙電源末端互投供電。出口指示燈在門上方明裝，底邊距門框0.2m；疏散指示燈墻上暗裝，底邊距地0.5m。疏散指示燈間距不大于20m。

為貫徹執(zhí)行節(jié)能降耗的原則應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件，合理選擇照明控制方式，充分利用天然光，并應(yīng)根據(jù)天然光的照度變化控制電氣照明的分區(qū)。根據(jù)照明使用特點(diǎn)，采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)。應(yīng)選用直射光通比例高、控光性能合理的高效燈具，室內(nèi)用燈具效率不宜低于70%，裝有遮光格柵時(shí)不宜低于60%，應(yīng)采用功率損耗低、性能穩(wěn)定的燈用附件。直管熒光燈采用節(jié)能型鎮(zhèn)流器，照明與室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合，在確保照明質(zhì)量的前提下，應(yīng)有效控制照明功率密度值。

5 結(jié)語

以上是筆者在工作實(shí)踐中對(duì)于高層建筑的一些粗淺認(rèn)識(shí)，不當(dāng)之處，請(qǐng)大家批評(píng)指正。

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（3版）[M]. 北京：中國(guó)電力出版社出版, 2005.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部. GB 50045-1995高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2005年版）[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB50054-2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.