某超高層綜合樓供配電設(shè)計(jì)

■湯坤元 ■中國(guó)建筑上海設(shè)計(jì)研究院有限公司(福州分公司)，福建 福州 350012

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市建設(shè)熱火朝天，可開(kāi)發(fā)的建設(shè)土地逐步減少，建筑物不斷往高處發(fā)展，超高層建筑項(xiàng)目越來(lái)越多，供配電的合理設(shè)計(jì)是十分重要的，系統(tǒng)不僅要滿足安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理要求，又要達(dá)到節(jié)能的效果。本文以實(shí)際工程為例，介紹該項(xiàng)目的供配電設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概述

本工程位于福州五四路CBD 中心地段，防火分類為一類，防火等級(jí)為一級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度為8 度，抗震設(shè)防分類為乙類。該項(xiàng)目為商業(yè)、辦公為一體的的大型超高層綜合樓項(xiàng)目，地下室為大底盤三層地下室，地下室作為車庫(kù)及設(shè)備用房。上部由東西兩棟樓組成:東樓建筑高度H=142.55m，1～2 層商場(chǎng)，3 層商場(chǎng)及餐飲，4～40層寫(xiě)字樓，其中22 層作為為避難層兼機(jī)電設(shè)備層;西樓建筑高度H=99.9m，1～2 層商場(chǎng)，3 層商場(chǎng)及餐飲，4～29層寫(xiě)字樓。

地下室平時(shí)作為非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車停車庫(kù)，機(jī)動(dòng)車車位數(shù)335 輛，非機(jī)動(dòng)車車位數(shù)3018 輛，地下室戰(zhàn)時(shí)作為人防物質(zhì)庫(kù)(級(jí)別為核六常六)及二等人員掩蔽場(chǎng)所。

綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

2 本工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

用電負(fù)荷容量需按照建筑功能分項(xiàng)計(jì)算，因此供配電設(shè)計(jì)首先應(yīng)對(duì)用電單位和用電設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)，即根據(jù)用電單位和用電設(shè)備的規(guī)模、功能、性質(zhì)和停電后所帶來(lái)的后果嚴(yán)重情況確定用電設(shè)備的供電要求和供電措施，以保證供電系統(tǒng)的安全性、可靠性、先進(jìn)性和合理性。

(1)根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》GB JGJ16-2008 附錄A 要求，該項(xiàng)目負(fù)荷等級(jí)分類如下:本工程中消火栓泵、噴淋泵、消防電梯及其潛污泵、防排煙風(fēng)機(jī)、消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明等消防用電負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷，電子信息設(shè)備機(jī)房用電、客梯、生活水泵、排污泵等用電負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷;商業(yè)扶梯等用電負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，其它負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷。

消防負(fù)荷的一路電源引自正常母線段，另一路電源引自柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線段，在末端配電箱設(shè)自動(dòng)切換裝置。

(2)本工程由市政電網(wǎng)引入兩路10kV 高壓電源至一層高壓公共開(kāi)關(guān)房，兩路10kV 電源正常時(shí)各自獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)任一路電源故障時(shí)，另一路均能承擔(dān)全部一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷;供電方案最終以當(dāng)?shù)毓╇姴块T的批復(fù)意見(jiàn)為準(zhǔn)。

(3)變配電房設(shè)置在東西塔樓地下一層。東塔樓總安裝容量為6883.3kW，計(jì)算容量為4344kW，安裝4 臺(tái)1600kVA 變壓器，變壓器安裝容量為6400kVA。西塔樓總安裝容量為3219.4kW，計(jì)算容量為2104.4kW，安裝1 臺(tái)1250kVA 和1 臺(tái)1600kVA 變壓器，變壓器安裝容量為2850kVA。另設(shè)一臺(tái)常用功率1200kW/1500kVA 的柴油發(fā)電機(jī)作為消防用電負(fù)荷等的備用電源。

(4)高壓供電系統(tǒng)采用單母線的結(jié)線方式;高壓配電房設(shè)于地下一層，其內(nèi)設(shè)置16 臺(tái)中金屬封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜，高壓配電柜采取上進(jìn)上出的出線方式。低壓系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行，設(shè)手動(dòng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān);主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中2 個(gè)開(kāi)關(guān);低壓配電柜選用抽屜式開(kāi)關(guān)柜，采用上進(jìn)上出的出線方式。備用發(fā)電機(jī)電源與市電電源間采取可靠的連鎖及合閘程序保證兩者不并列運(yùn)行;當(dāng)與發(fā)電機(jī)相連的兩臺(tái)變壓器同時(shí)停止運(yùn)行時(shí)，備用發(fā)電機(jī)啟動(dòng)為消防負(fù)荷及重要負(fù)荷提供電力。

(5)電能計(jì)量:高壓進(jìn)線設(shè)高壓總計(jì)量，各低壓進(jìn)線柜內(nèi)設(shè)置有功及無(wú)功計(jì)量小室，商業(yè)在樓層設(shè)電表箱并根據(jù)租售情況設(shè)分表、辦公按單元分隔設(shè)置電表箱。本工程在低壓各出線回路設(shè)置多功能電表，分別對(duì)照明、空調(diào)、電梯、動(dòng)力等負(fù)荷進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，多功能表帶有電壓、電流、電能等顯示功能，并具有通訊功能。固定通信機(jī)房、移動(dòng)通信機(jī)房設(shè)分計(jì)量;建筑物泛光照明、景觀照明在低壓出線處設(shè)計(jì)量。

(6)無(wú)功補(bǔ)償:在地下室變配電所低壓側(cè)設(shè)功率因數(shù)集中自動(dòng)補(bǔ)償裝置，電容器組采用自動(dòng)循環(huán)投切方式，要求補(bǔ)償后高壓側(cè)的功率因數(shù)不小于0.90，達(dá)到供電部門要求。

(7)低壓配電柜主進(jìn)線柜設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù);母聯(lián)柜設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù);饋電柜設(shè)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路瞬時(shí)保護(hù)。

(8)本樓低壓配電系統(tǒng)采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的方式，對(duì)于單臺(tái)容量較大的用電負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電;對(duì)于照明及一般負(fù)荷采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的供電方式。

(9)柴油發(fā)電機(jī)組為應(yīng)急自啟動(dòng)型，柴油發(fā)電機(jī)電源設(shè)獨(dú)立的應(yīng)急母線段，與變壓器母線段之間設(shè)機(jī)械電氣連鎖的雙電源切換裝置，當(dāng)市電正常時(shí)，該切換開(kāi)關(guān)始終連接于變壓器母線段，應(yīng)急母線段上的負(fù)荷由所連接的變壓器供電;當(dāng)市電停電時(shí)，或任一座變電所內(nèi)的兩臺(tái)變壓器均故障時(shí)，從變壓器低壓側(cè)的低壓主進(jìn)開(kāi)關(guān)處拾取啟動(dòng)信號(hào)，柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)15S 內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率后，投入額定負(fù)載運(yùn)行，雙電源切換裝置投切到柴油發(fā)電機(jī)端，應(yīng)急母線段上的負(fù)荷由柴油發(fā)電機(jī)供電。

2.2 照明配電系統(tǒng)

(1)照明選用有高效、長(zhǎng)壽、美觀和具有防眩光功能的綠色節(jié)能燈具，光源采用節(jié)能高效的光源(LED 或節(jié)能燈)，并具有良好的顯色性和適宜的色溫，各功能用房的照度值以照明規(guī)范要求為準(zhǔn)。一般場(chǎng)所采用三基色T5 型熒光燈或節(jié)能燈，裝飾照明燈具根據(jù)所在空間要求選型。功能性燈具如:熒光燈、出口指示燈、疏散指示燈、應(yīng)急照明燈具應(yīng)有國(guó)家主管部門的檢測(cè)報(bào)告，達(dá)到相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的方可投入使用。所有熒光燈具均采用電子鎮(zhèn)流器。

(2)應(yīng)急照明設(shè)置:變配電房、泵房、消防風(fēng)機(jī)房、樓梯間、弱電機(jī)房、消防控制室等均設(shè)100%急照明。安全出口燈、疏散指示燈在正常和事故情況下均為點(diǎn)燃。在二次裝修時(shí)應(yīng)在商業(yè)的內(nèi)疏散走道和主要疏散路線的地面上增設(shè)能保持視覺(jué)連續(xù)的蓄光疏散指示標(biāo)志。

(3)變配電所、汽車庫(kù)燈具采用鏈吊式安裝;消防中心、弱電機(jī)房采用吸頂式安裝等。有吊頂?shù)膱?chǎng)所，選用嵌入式格柵熒光燈或筒燈，無(wú)吊頂場(chǎng)所選用鏈吊式或吸頂式燈具。熒光燈管采用T5 三基色燈管，光通量要求大于80lm/W，燈具要求采用電子式鎮(zhèn)流器，cos ￠≥0.90。

(4)各設(shè)備用房照明就地設(shè)置面板開(kāi)關(guān)控制;樓梯間公共照明燈采用消防型人體紅外感應(yīng)延時(shí)開(kāi)關(guān)控制，火災(zāi)報(bào)警后強(qiáng)制點(diǎn)亮;電梯間公共照明燈采用蹺板開(kāi)關(guān)控制;其他照明燈用翹板開(kāi)關(guān)一燈或多燈控制，車庫(kù)照明、塔樓大堂、商業(yè)走道及辦公公共走道采用智能照明分回路集中于照明配電箱控制。

2.3 配電線路系統(tǒng)

(1)高壓電纜由室外引入采用電力電纜，具體規(guī)格型號(hào)由供電部門確定;由高壓柜至變壓器選用YJV-8.7/15kV 電力電纜。

(2)低壓出線消防干線回路、分支干線回路和穿過(guò)公共區(qū)域的分支回路選用YTTW-750V 礦物絕緣電纜，低壓出線消防分支回路選用WDZAN-YJ(F)E-0.6/1KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃A 級(jí)聚乙烯絕緣耐火電力電纜，普通負(fù)荷干線回路選用WDZA-YJ(F)E-0.6/1KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃A 級(jí)聚乙烯絕緣電力電纜，應(yīng)急照明分支回路選用WDZBN-BYJ(F)-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃B 級(jí)聚乙烯絕緣耐火電線電纜，普通用電分支回路選用WDZB-BYJ(F)-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃B 級(jí)聚乙烯絕緣電線電纜。電纜明敷在橋架上，若不敷設(shè)在橋架上，應(yīng)穿鋼管(SC)敷設(shè)。

(3)控制線為WDZB-KYJ(F)E-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃B 級(jí)聚乙烯絕緣控制電纜，與消防有關(guān)的控制線為WDZAN-KYJ(F)E-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃A 級(jí)聚乙烯絕緣耐火控制電纜。

(4)所有與消防設(shè)備有關(guān)的線路，當(dāng)暗敷設(shè)時(shí)穿金屬導(dǎo)管或難燃型剛性塑料導(dǎo)管保護(hù)，并敷設(shè)在不燃燒結(jié)構(gòu)墻體內(nèi)，且保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm;當(dāng)采用明敷設(shè)、吊頂內(nèi)敷設(shè)或架空地板內(nèi)敷設(shè)時(shí)，應(yīng)穿金屬導(dǎo)管或封閉式金屬線槽保護(hù)，所穿金屬導(dǎo)管或封閉式線槽應(yīng)采取涂防火涂料等防火保護(hù)措施。

2.4 防雷及接地系統(tǒng)

(1)本工程年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)、防雷具體要求及措施見(jiàn)電施各屋頂防雷平面圖;防雷等級(jí)為二類。(2)在屋頂采用直徑12 熱鍍鋅圓鋼作接閃帶，屋面鋼結(jié)構(gòu)與接閃帶可靠連接，屋面接閃帶連接線網(wǎng)格小等于10mx10m(或12mx8m)。

(3)防雷引下線利用柱子和剪力墻內(nèi)兩根直徑16 以上的鋼筋上下通長(zhǎng)連接，同時(shí)也利用玻璃幕墻內(nèi)立柱方鋼作為引下線，引下線上端與接閃帶焊接，下端與接地裝置焊接。采用地下室底板結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)焊接連通作為接地體。所有設(shè)備房、強(qiáng)弱電井、電梯井的接地干線、鋼結(jié)構(gòu)以及預(yù)留人工接地極的熱鍍鋅扁鋼、接地端子板等與接地網(wǎng)可靠焊接。

(4)變配電室內(nèi)采用40x4 熱鍍鋅扁鋼貼墻明敷設(shè)一圈接地線，通過(guò)接地引出點(diǎn)與該建筑接地體連成一整體;接地干線上設(shè)置接地卡，方便維修使用。

(5)樓內(nèi)所有電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼、金屬接地盒、電纜金屬外皮、電纜橋架及其支架、配線用的鋼管、電氣安裝的構(gòu)件等均須與PE線相連接。豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端均與防雷接地裝置連接。

(6)本工程在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，低壓進(jìn)線柜安裝通過(guò)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的電涌保護(hù)器。電子信息系統(tǒng)、電信引入端設(shè)信號(hào)SPD 電涌保護(hù)器，電源端設(shè)電源SPD 電涌保護(hù)器。

2.5 人防電氣設(shè)計(jì)

(1)本工程地下三層設(shè)有兩個(gè)戰(zhàn)時(shí)甲類常六級(jí)和核六級(jí)二等人員掩蔽。按平戰(zhàn)結(jié)合設(shè)計(jì)，平時(shí)做汽車庫(kù)，總面積3464 平方米。第一人防單元掩蔽人數(shù)為1479，第二人防單元掩蔽人數(shù)為1119。

(2)由低壓配電室引兩路低壓電纜至兩個(gè)防護(hù)單元的戰(zhàn)時(shí)防化值班室，作為戰(zhàn)時(shí)常用電源。戰(zhàn)時(shí)區(qū)域電站電源作為戰(zhàn)時(shí)備用電源。

(3)戰(zhàn)時(shí)基本和應(yīng)急通信設(shè)備、音響警報(bào)接收設(shè)備、柴油電站配套的附屬設(shè)備及應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷設(shè)備;重要的風(fēng)機(jī)、水泵、三種通風(fēng)方式裝置系統(tǒng)、正常照明、洗消用的電加熱淋浴器、區(qū)域水源的用電設(shè)備、電動(dòng)防護(hù)密閉門、電動(dòng)密閉門和電動(dòng)密閉閥門為二級(jí)負(fù)荷設(shè)備;其它為三級(jí)負(fù)荷設(shè)備。

(4)防空地下室引接本樓電力系統(tǒng)電源，戰(zhàn)時(shí)一、二級(jí)負(fù)荷還引接人防固定電站自備柴油發(fā)電機(jī)電源。

(5)三種通風(fēng)方式信號(hào)控制箱安裝在防化值班室，在戰(zhàn)時(shí)進(jìn)風(fēng)機(jī)室、排風(fēng)機(jī)室、防化通信值班室、人防固定電站、人員出入口(含連通口)最里一通密閉門內(nèi)側(cè)設(shè)置三種通風(fēng)方式的燈箱和音響裝置并在每個(gè)防護(hù)單元戰(zhàn)時(shí)人員主要出入口防護(hù)密閉門外側(cè)，設(shè)置有防護(hù)能力的音響信號(hào)按鈕，音響信號(hào)設(shè)置在防化值班室內(nèi)。

(6)本人防工程設(shè)置內(nèi)部自備電站，其柴油發(fā)電機(jī)組按固定電站設(shè)置，發(fā)電機(jī)組容量?jī)H滿足本地下室戰(zhàn)時(shí)一、二級(jí)負(fù)荷用電設(shè)備的要求。除柴油發(fā)電機(jī)不安裝外，其它附屬設(shè)備及管線、土建工程、各類人防門均應(yīng)安裝到位。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)在15d 轉(zhuǎn)換時(shí)限內(nèi)完成安裝和調(diào)式。

(7)本工程人防地下室的照明燈具和線路應(yīng)盡量滿足平戰(zhàn)兩用結(jié)合功能，或臨戰(zhàn)前稍加改造，以減少平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間。

(8)由地下室內(nèi)部引至密閉門外的照明線路應(yīng)在防護(hù)密閉門以內(nèi)單獨(dú)設(shè)空氣開(kāi)關(guān)或設(shè)熔斷器保護(hù)，以保證當(dāng)防護(hù)區(qū)外的線路被破壞時(shí)防護(hù)區(qū)內(nèi)的燈具和線路仍正常工作。

(9)防護(hù)單元的防化值班室處設(shè)一局部等電位端子箱，防護(hù)單元的所有金屬管道、構(gòu)件、設(shè)備金屬外殼及電纜金屬外皮等均需與局部等電位端子箱連接，防護(hù)單元的等電位端子箱之間需作總電位連接。

［1］《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008.

［2］《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005 版).

［3］《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011.

［4］《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2013.

［5］《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004.

［6］《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-97.

［7］《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50038-2005).

［8］《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50098-2009).

［9］《10kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053-2013.