大型商業(yè)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計

王捷

（重慶市設(shè)計院，重慶　400015）

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大型商業(yè)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計

王捷

（重慶市設(shè)計院，重慶400015）

摘要：針對實際工程由于商業(yè)業(yè)態(tài)種類的調(diào)整和變化，引起變配電系統(tǒng)及配電干線大量改造的問題，綜合工程實際案例及大型商業(yè)中心的設(shè)計特點，該文從供電安全性、用電指標(biāo)、負(fù)荷等級、負(fù)荷計算、應(yīng)急電源、供配電系統(tǒng)、變配電所設(shè)置等方面介紹了供配電系統(tǒng)設(shè)計所需重視的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：商業(yè)中心；負(fù)荷等級；高低壓供配電；變配電所

1　工程概況

重慶某大型商業(yè)中心位于重慶市南岸區(qū)南坪，工程東北面緊靠江南大道，西北面緊靠南城大道，東南臨輔仁路，占地約5.4萬m2。工程所在地南低北高，最大地形高差約14m，在基地北側(cè)與金信大廈（已建成）用地相接，形成完整地塊。工程總建筑面積約23萬m2，其中地下設(shè)備用房和車庫建筑面積約9.4 萬m2，地上商業(yè)建筑面積約13.6萬m2，地下3層，地上7層，地面建筑高度為39.5m，為一類高層公共商業(yè)建筑。地下3層及2層為車庫及配套設(shè)備用房；地下1層為車庫、配套設(shè)備用房及超市；1-5層為普通商業(yè)及餐飲；6層為電影院；7層為宴會廳、餐飲及咖啡廳，該項目屬大型綜合性商業(yè)建筑。

2　負(fù)荷等級

根據(jù)現(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》［1］GB50016-2014、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》［2］JGJ16-2008關(guān)于負(fù)荷分級的規(guī)定，結(jié)合該建筑的設(shè)計特點，負(fù)荷分級如下。

（1）一級負(fù)荷

水系統(tǒng)：消防水泵、消防排水泵、生活給水泵、排污泵；

防排煙系統(tǒng)：消防排風(fēng)機、消防補風(fēng)機；

照明系統(tǒng)：商場公區(qū)照明、障礙照明、應(yīng)急照明及疏散照明；

運輸系統(tǒng)：消防電梯、客梯；

其他系統(tǒng)：電動防火卷簾、電信及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源、消防監(jiān)控中心電源等。

（2）二級負(fù)荷：扶梯、廚房動力、空調(diào)用電等。

（3）三級負(fù)荷：車庫一般照明、樓層通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備、茶水間電熱水器、廣告照明及景觀照明等。

3　用電指標(biāo)

建設(shè)方對該項目的定位為大型商業(yè)中心，餐飲面積占商業(yè)總建筑面積的比例約40%，業(yè)態(tài)種類隨市場變化而調(diào)整，項目建成后成為南坪商圈的標(biāo)志性建筑。

方案設(shè)計階段，按照高端商業(yè)中心定位，參考重慶當(dāng)?shù)匾呀ǔ傻耐惞こ添椖?，結(jié)合《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》-電氣（2009版）［3］的規(guī)定，大中型商業(yè)建筑變壓器容量指標(biāo)90～180VA/m2，設(shè)計適當(dāng)提高餐飲店鋪及商業(yè)的用電指標(biāo)，確定各項用電指標(biāo)如下∶地下車庫15W/m2；普通商業(yè)150W/m2；主力店230W/m2；中餐飲300W/m2；西餐飲600W/m2；電影院及超市的用電量根據(jù)專業(yè)公司提供的容量進行計算，得出商業(yè)部分變壓器容量指標(biāo)為150～170VA/m2。

施工圖階段按相關(guān)專業(yè)提供的資料，集中空調(diào)系統(tǒng)：冷熱水泵、空調(diào)機組、制冷機組；通風(fēng)系統(tǒng)：送風(fēng)機及排風(fēng)機；運輸系統(tǒng)：電梯及扶梯；消防系統(tǒng)：防煙排煙風(fēng)機、消防水泵（含消火栓泵和噴淋泵）、消防電梯等按其設(shè)備容量進行統(tǒng)計；景觀照明及室內(nèi)照明等用電負(fù)荷按單位容量法進行匯總，采用需要系數(shù)法進行計算，工程變壓器總安裝容量為2.5萬kVA，商業(yè)中心變壓器容量指標(biāo)約為164VA/m2，負(fù)載率控制在75%左右。

4　供電系統(tǒng)

4.1高壓供電系統(tǒng)

供電方案一：由城市變電站提供4路獨立的10kV電源供電，4路電源同時使用，互為備用，提供1-6號變配電所用電，變壓器總安裝容量2.5萬kVA。

供電方案二：由城市變電站提供3路獨立的10 kV電源供電，3路電源同時使用，其中2路電源提供1-4號商業(yè)變配電所用電，變壓器安裝容量為2.08萬kVA，第3路電源提供5-6號空調(diào)變配電所用電，變壓器安裝容量為4200kVA。

商業(yè)項目位于城市中心南岸區(qū)，市電電源比較可靠，臨時大面積停電的情況很少，供電質(zhì)量較高，夏天用電高峰季節(jié)限電通常會避開本區(qū)域內(nèi)的大型商業(yè)建筑。供電方案一及供電方案二均能滿足規(guī)范要求和業(yè)主的使用要求，采用4路獨立的10kV電源供電，供電方案一用電可靠性高，但投資高；采用3路獨立的10kV電源供電，供電方案二用電可靠性較高，且經(jīng)濟性較好，經(jīng)過多次與建設(shè)方及電業(yè)部門研究，對技術(shù)性和經(jīng)濟性進行綜合比較，最后確定供電方案二為實施方案，如圖1。

圖1　 10kV高壓配電示意圖

4.2低壓配電系統(tǒng)

工程低壓配電系統(tǒng)平時考慮每兩臺變壓器分列運行，設(shè)置母聯(lián)裝置。當(dāng)其中一臺變壓器檢修或發(fā)生事故時，通過母聯(lián)裝置，由另外一臺變壓器負(fù)擔(dān)部份二級負(fù)荷及全部一級負(fù)荷，變壓器低壓側(cè)主進線斷路器與母聯(lián)裝置采用機械聯(lián)鎖及電氣聯(lián)鎖，實際運行過程中三者不能同時合閘。

5　高低壓變配電所設(shè)置

5.1高壓配電所

商業(yè)中心采用3路10kV城市市政供電，2座10kV專用高壓配電所設(shè)計在地下二層，采用高壓配電設(shè)備向低壓變配電所各變壓器放射式供電，相對于每個變電所分散設(shè)置高壓配電屏的供電方式，高壓配電設(shè)備減少，工程造價降低。

5.2低壓變配電所

商業(yè)中心體量厐大，用電負(fù)荷大，且功能布局復(fù)雜，變電所的設(shè)置應(yīng)考慮低壓供電半徑以及日后的維護管理等因素，在地下層建筑內(nèi)共設(shè)置六個10/0.4kV低壓變配電所，變壓器的總安裝容量2.5萬kVA。

根據(jù)商業(yè)平面超長的特點，左右側(cè)分別設(shè)置商業(yè)照明及動力變電所，低壓供電半徑控制在150m內(nèi)，降低了線路損耗；超市、電影院分別設(shè)置變配電所，滿足日后不同使用管理方的需求。

傳統(tǒng)集中空調(diào)系統(tǒng)配電方式為，空調(diào)變配電所分別對冷水機組及空調(diào)水泵配電，冷凍機房內(nèi)設(shè)置水泵控制室配置水泵控制屏，對空調(diào)水泵進行就地控制。該項目根據(jù)集中空調(diào)系統(tǒng)供電容量大的特點，左右側(cè)冷凍機房附近分別設(shè)置空調(diào)動力配電中心，冷熱水泵采用變頻控制方式，將空調(diào)變壓器、低壓配電設(shè)備與空調(diào)水泵控制設(shè)備合二為一，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)配電方式相比，空調(diào)動力配電中心的設(shè)置更靠近空調(diào)負(fù)荷中心，電氣設(shè)備房占用的建筑面積減小，低壓配電級數(shù)級減少，供電半徑縮短，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果明顯。

各變配電所安裝容量及位置詳見表1。

6　應(yīng)急電源

在地下一層左右側(cè)各設(shè)置1個柴油發(fā)電機房，分別設(shè)置1臺帶有自啟動裝置的柴油發(fā)電機組，發(fā)電機組常用容量為1200kW，電壓等級為230/400V，向左右側(cè)商業(yè)中心一級負(fù)荷、消防負(fù)荷及其他重要負(fù)荷等提供應(yīng)急電源。2個柴油發(fā)電機房的設(shè)置，縮短了應(yīng)急電源供電距離，提高了應(yīng)急電源用電可靠性，降低了工程造價。變壓器低壓側(cè)設(shè)計普通負(fù)荷母線段和應(yīng)急負(fù)荷母線，應(yīng)急母線由城市市政電源和應(yīng)急柴油發(fā)電電源采用雙電源自動切換裝置供電。

表1　變配電所一覽表

7　配電設(shè)計

商業(yè)中心低壓配電系統(tǒng)按樹干式與放射式相結(jié)合的方式設(shè)計。針對消防水泵、空調(diào)制冷機組等大容量負(fù)荷與重要負(fù)荷，采用放射式供電；針對照明等其他用電負(fù)荷，按照樹干式與放射式相結(jié)合的方式供電。

7.1強電管井設(shè)置

項目商業(yè)建筑面積約13.6萬m2，每層平面長度約281m，用電負(fù)荷大且分散，水平及豎向供電路徑的設(shè)計至關(guān)重要。設(shè)計按每1防火分區(qū)設(shè)置1處強電管井，共設(shè)置13處強電管井。根據(jù)其用電性質(zhì)的不同，每層強電管井內(nèi)設(shè)計了普通照明配電箱、應(yīng)急照明配電箱、普通設(shè)備控制箱、消防設(shè)備控制箱等提供該區(qū)域各類負(fù)荷用電。水平及豎向供電路徑的優(yōu)化設(shè)計，既提高了末端設(shè)備的用電質(zhì)量，又降低了線路損耗，且可方便施工及日后維護管理。

7.2配電線路設(shè)計

根據(jù)商業(yè)中心用電設(shè)備的不同性質(zhì)，設(shè)計了不同類型的電線電纜。10 kV高壓電源線路采用高壓低煙無鹵阻燃電力電纜；普通動力及一般照明負(fù)荷采用低壓低煙無鹵阻燃電力電纜；消防設(shè)備與重要負(fù)荷采用礦物絕緣電纜，以提高用電的可靠性；扶梯及空調(diào)等動力負(fù)荷采用鋁合金電纜以降低工程造價。

為滿足日后商業(yè)項目業(yè)態(tài)調(diào)整的需要，考慮配電干線更換困難等因素，商場照明及動力大容量配電干線采用封閉式插接母線，封閉式插接母線規(guī)格及樓層母線插接箱容量設(shè)計均作適當(dāng)預(yù)留。

8　工程運營

項目自2011年投入使用以來，商業(yè)出租率一直在95%以上，運營效果良好。筆者查閱了有關(guān)運行記錄，最熱月滿負(fù)荷時變壓器的負(fù)荷率在65%左右，電氣系統(tǒng)運行平穩(wěn)。商業(yè)中心多次發(fā)生租戶業(yè)態(tài)種類的調(diào)整和變化，如部分餐飲店鋪面積增大，廚房設(shè)備由用氣改為用電，大量采用電烤箱、電磁爐等設(shè)備，出現(xiàn)了用電負(fù)荷增加的情況。但因配電干線及樓層配電箱設(shè)計時均已提前考慮了日后商業(yè)用電增容的需要，預(yù)留有一定余量，通過對各商鋪用電情況進行統(tǒng)計分析，調(diào)整變電所內(nèi)部分配電回路以及樓層配電箱出線回路，不需要做變壓器容量增容，不需要大量改造配電設(shè)備及配電干線，只需在內(nèi)部調(diào)整就能夠解決個別商鋪增容問題。

9　結(jié)束語

綜上所述，大型商業(yè)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計極其重要，直接關(guān)系到電氣系統(tǒng)是否能夠真正地做到安全、可靠、經(jīng)濟運行。電氣設(shè)計人員應(yīng)依據(jù)大型商業(yè)中心的特點，與建設(shè)方及電業(yè)部門積極溝通，加強配合，堅持“立足現(xiàn)狀、適度超前”的設(shè)計思想，在滿足現(xiàn)行國家及地方規(guī)范的前提下，適當(dāng)提高商業(yè)用電指標(biāo)，對配電干線以及變壓器等配電設(shè)備容量作適當(dāng)預(yù)留，設(shè)計經(jīng)濟合理的供配電系統(tǒng)，才能夠滿足大型商業(yè)中心不斷發(fā)展的需要。

參考文獻：

［1］建設(shè)部.GB50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2005.

［2］建設(shè)部.JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施－電氣：2009版［S］.北京：中國計劃出版社，2009.

［4］鄒軍.大型商業(yè)配電系統(tǒng)設(shè)計分析［J］.建筑電氣，2012 （6）∶37-40.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Power Supply and Distribution System Design for Large Commercial Center

Key words：commercial center；load level；high-/low-voltage power supply and distribution；power substation

Abstract：In some engineering cases for the adjustment and changing of commerce types，the power supply and distribution system and main power lines have to be dramatically transformed. Combined with practical cases and design features of large commercial centers，this paper introduces the noteworthy technological issues from power supply safety，power consumption index，load level，load calculation，emergency power source，power supply and distribution system and power substation setup，etc.

中圖分類號：TU85

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）05-0023-03

收稿日期：2016-02-26

作者簡介：王捷（1963-），女，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建筑電氣設(shè)計及技術(shù)管理工作。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.023