高層商業(yè)建筑供配電設(shè)計(jì)分析

廖勇

深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

摘要：在對建筑供配電設(shè)計(jì)時(shí)，其負(fù)荷容量計(jì)算是否準(zhǔn)確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，運(yùn)行是否安全等方面，將決定其成果的優(yōu)劣。本文對高層商業(yè)建筑供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層商業(yè)建筑；供配電設(shè)計(jì)

一、工程概況

該工程總建筑面積為65528.72m2，屬于一類高層綜合樓建筑。結(jié)構(gòu)類型為鋼筋硅框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為六度，抗震類別為丙類；設(shè)計(jì)使用年限50年。

負(fù)荷分級

該建筑為一類高層建筑，根據(jù)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A，可確定該商業(yè)建筑的負(fù)荷分級，如表1所示。

表1 主要用電負(fù)荷分級

建筑物業(yè)態(tài)分類 一類高層建筑

一級負(fù)荷 二級負(fù)荷

超市、餐飲和各類賣場 消防設(shè)備用電；安防系統(tǒng)用電：經(jīng)營管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電：弱電系統(tǒng)電源：應(yīng)急照明：營業(yè)廳、門廳備用照明：主要設(shè)備用房備用照明：客梯用電 經(jīng)營用冷凍、冷藏系統(tǒng)電力、自動扶梯及客、貨兩用電梯電力

影院 消防設(shè)備用電；應(yīng)急照明；弱電系統(tǒng)電源；各影廳備用照明

地下車庫、設(shè)備房 消防設(shè)備用電；生活泵、排污泵及行車道照明和應(yīng)急照明、主要設(shè)備用房備用照明；弱電總機(jī)房用電

寫字樓 消防設(shè)備用電；公共區(qū)域應(yīng)急照明、弱電系統(tǒng)電源；障礙照明；客梯電力

二、用電指標(biāo)

在初步設(shè)計(jì)階段，需要對變壓器總?cè)萘窟M(jìn)行估算。在此，以《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇（2007）電氣》表2.2.2-1用電指標(biāo)作為依據(jù)，具體如表2所示。

據(jù)此可估算該項(xiàng)目的變壓器總?cè)萘恐担@個(gè)值雖然并不準(zhǔn)確，但可以作為后期設(shè)計(jì)的一個(gè)參考。

表2 負(fù)荷密度指標(biāo)

建筑類別 用電指標(biāo) /（W/ m2） 變壓器裝置指標(biāo)/（V·A/ m2） 估算取值/（V·A/ m2）

商業(yè)（大中型） 60～120 90～180 120

辦公 30～70 50～100 80

汽車庫 8～15 12～34 25

在設(shè)計(jì)階段，除去其他專業(yè)的設(shè)備用房的用電量外，商業(yè)部分各類型的商業(yè)形式的用電量的預(yù)留也需要一個(gè)相對準(zhǔn)確的用電指標(biāo)值，這也是筆者在設(shè)計(jì)中遇到的一個(gè)難題。一方面業(yè)主為了招商引資，對具體的業(yè)態(tài)形式在不斷調(diào)整，另一方面己有合作意向的商家，其提出的用電指標(biāo)值很高。針對這些問題，首先與業(yè)主進(jìn)行了溝通，確定了商業(yè)部分各層業(yè)態(tài)基本形式和對應(yīng)面積，另外調(diào)查了同一城市己投入運(yùn)營的同類型商業(yè)體用電的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過與甲方商議最終確定以下指標(biāo)，如表3所示。

表3 各類型常用用電指標(biāo)

功能場所 設(shè)計(jì)取值/（W/ m2）

普通商鋪 100

餐飲 150

娛樂、電玩 80

商業(yè)公共區(qū) 40

電影院 80

辦公用房 60

停車場 20

注：上述數(shù)據(jù)均為除去空調(diào)負(fù)荷外的用電指標(biāo)。

上述指標(biāo)值可能會根據(jù)不同城市、不同區(qū)域消費(fèi)群體的差異而不同。這就要求設(shè)計(jì)者參考當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對上述取值進(jìn)行調(diào)整。

三、負(fù)荷計(jì)算

采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，具體的計(jì)算方法相關(guān)電氣手冊中均有詳述，在此不重復(fù)。值得注意的是關(guān)于需要系數(shù)Kx的取值問題，筆者認(rèn)為，雖然在設(shè)計(jì)時(shí)一需要考慮未來發(fā)展，計(jì)算時(shí)應(yīng)留有余量，但是隨著現(xiàn)代建筑智能化水平的不斷提高，特別是節(jié)能、自控產(chǎn)品的選用，建筑的實(shí)際用電量并沒有預(yù)想的大幅度上升，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中要充分考慮用電負(fù)荷的開啟率、同時(shí)性等因素，Kx的取值可取其取值范圍的中間值或下限值。

通過計(jì)算，本工程商業(yè)及辦公寫字樓部分設(shè)備安裝容量為4 288 kW，計(jì)算有功功率3436kW；超市部分安裝容量為1056 kW，計(jì)算有功功率884 kW；空調(diào)部分1929kW；計(jì)算有功功率1738 kW。

四、配電系統(tǒng)

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，并與甲方及供電部門溝通，確定如下配電方案，本工程擬由附近開閉所引入三路獨(dú)立的10 kV電源，其中從商業(yè)體所在醫(yī)院內(nèi)部開閉所引來兩路獨(dú)立的10 kV電源，主供商業(yè)及寫字樓平時(shí)用電，兩路電源同時(shí)工作、互為備用，平時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)其中一路電源故障時(shí)，另一路能滿足本項(xiàng)目全部的一級、二級負(fù)荷用電的需要；由其他開閉所引來第三路10 kV電源滿足超市、空調(diào)部分用電的需要。按照甲方要求，不再另設(shè)柴油發(fā)電機(jī)房作為備用電源，通信、安防、消防和計(jì)算機(jī)房均需配備一定容量的UPS不間斷電源作為備用電源，以保證主機(jī)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的安全。具體變壓器容量如表4所示。

表4 變壓器分配表

變壓器編號 容量/V·A 臺數(shù) 供電對象

T1、T2 2000 2 商業(yè)及辦公寫字樓

T3 1250 1 超市

T4 1000 2 空調(diào)機(jī)組

五、變配電房

變配電房位置的選擇要綜合考慮各方面因素，特別是要求深入或接近負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便，接近電源側(cè)，設(shè)備吊裝運(yùn)輸方便，不設(shè)在有劇烈震動或有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)的場所，不宜設(shè)在最底層，不在經(jīng)常積水場所的正下方及貼臨。

在設(shè)計(jì)中，基本上述考慮，本設(shè)計(jì)將變配電房設(shè)置在地下一層，靠近外墻處，其正下方為地下二層空調(diào)機(jī)房和水泵房，這使得到地下二層動力負(fù)荷中心的距離非常短，并且電纜出線可在地下一層車庫通過橋架的方式引至各防火分區(qū)電井內(nèi)。

六、配電干線

商業(yè)部分的配電，單層建筑面積較大，負(fù)荷分散，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一要設(shè)置良好的垂直和水平供電路徑。本設(shè)計(jì)中按照防火分區(qū)設(shè)置了三個(gè)強(qiáng)電豎井作為配電的豎向通道，以電井為中心，將不同層同一區(qū)域性質(zhì)類似的負(fù)荷或同層幾個(gè)區(qū)域性質(zhì)類似的負(fù)荷劃為一組，由低壓配電柜一個(gè)回路以樹干式配出，特別大的負(fù)荷以放射式供電方式。這樣做可以減小低壓柜的出線回路，便十運(yùn)行管理。在計(jì)算配電干線容量時(shí)一，其需要系數(shù)Kx、可取1一0.8，在投資允許的情況下，干線電纜的設(shè)置應(yīng)適當(dāng)留有余量。

冷凍機(jī)房、水泵房等動力中心采用放射式供電方式，由變配電室低壓柜經(jīng)橋架直接送至用電點(diǎn)。

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