超高層建筑的變電所設置

黃 曉 明

(華東建筑設計研究院有限公司, 上?！?00002)

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超高層建筑的變電所設置

黃 曉 明

(華東建筑設計研究院有限公司, 上海200002)

摘要：介紹了超高層建筑內(nèi)配變電所設置的主要原則,根據(jù)超高層建筑變電所設置位置的不同,探討了變壓器運輸?shù)膸追N方式。通過分析不同品牌變壓器的相關數(shù)據(jù),建議超高層建筑上部變電所內(nèi)的單臺變壓器容量不宜大于1 250 kVA。

關鍵詞：超高層建筑; 變電所位置; 變壓器運輸; 變壓器容量

0引言

近年隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展,超高層建筑在各大城市不斷涌現(xiàn)。超高層建筑的用電設備負荷相對分散,用電負荷容量越來越大。為保證配電干線最大電壓降不超過允許值,并減少電能損耗,選擇合適的變電所位置顯得尤為重要。配變電所的數(shù)量、位置和面積需要根據(jù)其用電總容量、負荷分布情況及地區(qū)供電條件合理地選擇并確定。

1配變電所設置

(1) 配變電所應盡量設置在負荷中心,以減少損耗,節(jié)約能源。由于超高層建筑負荷較大而又相對集中,除地下層外,可根據(jù)負荷分布在中間層、頂層處設置配變電所。

考慮到1F的商業(yè)價值,通常不允許設置配變電所。相反,地下室是整個超高層建筑正常運轉的心臟,重要的設備機房(如冷凍機房、水泵房等)都集中在此,用電負荷較為集中,因此一般在地下室設置配變電所。配變電所設置在地下室時,應保證足夠的通風,并采取必要的防潮措施。隨著現(xiàn)代建筑技術的發(fā)展,地下室防水已能很好地得到解決,配變電所設置在地下室是可行的,但應盡可能避免設置在建筑物的最底層。超高層建筑的地下室通常都有若干層,配變電所一般設置于-1F或-2F,這兩層層高相對較高,易滿足變電所的凈高要求。

按照GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》要求,對于建筑高度大于100 m的建筑,每隔50 m應設置避難層(可兼做設備層)。通?？照{(diào)通風、給排水、電梯等設備集中布置于設備層,用電負荷密度較高。因此,應盡量在各個設備層設置一個分配變電所,變電所深入負荷中心,不僅可以避免大量的電纜及母線槽從-1F穿過電氣豎井到屋頂層(減少電氣豎井面積,節(jié)約電纜投資),同時也可減少電纜使用中的電能損耗,有效解決電能質量的問題。如只在部分設備層設分配變電所,由于變壓器數(shù)量的關系,機房面積往往不夠,造成分配變電所設置位置不一定在負荷中心,低壓配電線路損耗較大。

(2) 應方便高壓進線和低壓出線,并接近電源側。超高層建筑的配變電所進出管線較多,應根據(jù)具體情況選定管線的進出線方式。由于變電所地坪下面不設電纜溝或電纜夾層,層高要求有所降低,另外也無需具體預留預埋件和預留洞等,上進上出的出線方式給變電所的設計帶來了方便。電纜均在柜頂,設計時需要考慮電纜橋架與變電所送排風的風管交叉問題。

(3) 應方便設備的運輸、裝卸或搬運。當設備檢修或更換時,要有通道進出,并且不能影響其他設備的正常運行。

(4) 不應設在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常積水場所的正下方,且不宜與上述場所貼鄰。如果貼鄰,相鄰隔墻應做無滲漏、無反露等防水處理。

2變壓器的運輸

當配變電所設置在建筑物內(nèi)或地下室時,應考慮設備運輸通道。由于變壓器設備的使用壽命不可能大于建筑使用壽命,且電氣產(chǎn)品也無法保證在正常壽命期間不會損壞。因此運輸通道主要有利用建筑物原有通道或設吊裝孔的方式。運輸通道的尺寸及地面的承重能力應滿足運輸設備的最大不可拆卸部件的要求,而且后期維護檢修的運出路線應沒有永久性障礙阻擋。

在超高層建筑設計中,上部變壓器的運輸一直都是難點。配變電所的設備中,單件最大、最重的是變壓器,而且變壓器容量越大重量也越大,下面具體探討變壓器設備的兩種運輸方式。

2.1大載重量的貨梯運輸

大載重量的貨梯運輸方式主要是指采用大載重量的貨梯直接運輸變壓器。根據(jù)GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》,電梯的載重量與其轎廂尺寸有關聯(lián),電梯載重量越大,對應的轎廂尺寸就越大,而變壓器平面尺寸并不大,一般的轎廂尺寸都可滿足,因此貨梯運輸變壓器只要載重量滿足即可。除變壓器運輸以外,該方式也有利于運輸其他大型貨物至塔樓各層,但大型貨梯占據(jù)核心筒的面積較大,對于開發(fā)商的經(jīng)濟性會有較大的影響。

另外,還可以采用轎廂尺寸小但載重量較大的貨梯運輸變壓器,貨梯的載重量根據(jù)變壓器的重量確定,而轎廂尺寸則以滿足運輸?shù)淖儔浩髌矫娉叽缱髟O計。該貨梯一般需要向電梯廠商特別定制。該方式所需的井道空間與一般貨梯相當,有利于核心筒的布局設計,而且上樓變壓器容量選擇上會靈活很多。貨梯配置大載重量的電動機,其日常運行時耗能較大。

2.2電梯井道運輸

電梯井道運輸方式要求電梯井道扣除井道內(nèi)導軌,廳門及其電梯設備仍有足夠空間作吊運變壓器使用。電梯井道運輸方式需要在更換變壓器前臨時安裝吊裝設備,并由電梯承包單位將電梯轎廂移到適當位置,拆除井道內(nèi)的電梯配件,如鋼絲繩、隨行電纜等。此外,電梯廳門的高度也應能通過變壓器及有關的吊運裝置,而運輸后電梯承包單位必須重新安裝被拆除的電梯配件及對電梯作重新調(diào)校、測試。該方式施工工藝復雜,工期長,對大樓的正常營運會造成較大的影響。

3單臺變壓器容量

GB 50053—2013《20 kV及以下變電所設計規(guī)范》第3.3.3條規(guī)定:變電所低壓為0.4 kV的單臺變壓器的容量不宜大于1 250 kVA,當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時,可選用較大容量的變壓器。本文根據(jù)超高層建筑的特點及低壓斷路器的技術水平,在滿足低壓供電半徑的基礎上采用容量為1 600 kVA變壓器,可減少變壓器的數(shù)量,也不影響供電安全。對于負荷集中的空調(diào)系統(tǒng)時,變壓器容量還可適當放大至2 000 kVA。

超高層建筑,除在地下層或1F主變配電室外,宜根據(jù)負荷分布情況,在頂層或中間層設置分變配電室。該分變配電室的單臺變壓器容量宜為500 kVA及以下,以便運輸和安裝。然而,超高層建筑的設備層機電設備多,用電負荷大,變壓器容量偏小(500 kVA及以下),配電干線無法做大,導致變壓器的數(shù)量過多,占用更多的機房面積。另外,如果建筑上部有較大負荷容量的設備,由于變壓器容量過小而很難進行設計,故應結合設備運輸對變壓器的容量作具體分析。

不同品牌變壓器的尺寸、質量如1所示,其中尺寸、質量不包括保護外殼。

表1　不同品牌變壓器的尺寸、質量

由表1可見,取三個品牌不同變壓器容量的重量最大值,800 kVA取2 570 kg,1 000 kVA取3 140 kg,1 250 kVA取3 580 kg,1 600 kVA取4 610 kg。如條件允許,可以采用一臺3 500 kg載重量的貨梯直接運輸容量不大于1 250 kVA的變壓器至設備層變電所。

取三個品牌不同變壓器容量的基本尺寸(長×寬×高)最大值,800 kVA取1 540 mm×1 070 mm×1 576 mm,1 000 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 706 mm,1 250 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 801 mm,1 600 kVA取1 770 mm×1 070 mm×1 965 mm。根據(jù)GB/T 7025.1—2008《電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機房的型式與尺寸 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類電梯》,載重1 600 kg的貨梯井道尺寸為2 700 mm×2 500 mm,因此電梯井道內(nèi)有足夠空間吊運上述容量的變壓器。

根據(jù)上述分析,建議安裝于超高層建筑設備層的變壓器單臺容量不宜大于1 250 kVA。

4結語

超高層建筑變電所在設計時應按地面建筑物用電負荷分布、供電距離、進線方位、地下車庫車道及車位布局、結構柱距、設備運輸通道等情況反復論證后確定,除了安全性、可靠性滿足國家規(guī)范和地方規(guī)定外,還應結合建筑自身的定位和特點,考慮其物業(yè)管理、投資成本等多方面因素。

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陳鵬濤(1982—),男,工程師,從事配電防雷技術研發(fā)及維護工作。

吳　斌(1972—),男,高級工程師,從事民用建筑電氣設計。

Design of Substation Position in Super High-rise BuildingsHUANGXiaoming

(East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200002, China)

Abstract：This paper introduced the main setting principle of substation in super high-rise buildings.According to the different positions of the substation in the super high building,the transportation methods of transformer were discussed.Through the analysis data of the different transformers,the single transformer capacity in the refuge layer substation of the super high building should not be greater than 1 250 kVA.

Key words:super high-rise building; substation position; transportation of transformer; capacity of transformer

收稿日期：2015-04-10

中圖分類號：TU 852

文獻標志碼：B

文章編號：1674-8417(2015)06-0013-03