城市商業(yè)綜合體變配電設(shè)計(jì)的探討

李永郁

(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州510010)

0 引言

飛速發(fā)展的現(xiàn)代都市中，習(xí)慣快節(jié)奏的人們需要在一個(gè)方便、快捷、經(jīng)濟(jì)、集多種功能于一體的綜合空間里，享受高效率的生活和工作，于是城市綜合體便應(yīng)運(yùn)而生。城市綜合體是指將城市中的商業(yè)、辦公、酒店、餐飲等城市生活空間的三項(xiàng)以上進(jìn)行組合，并在各部分間建立一種相互依存、相互助益的能動(dòng)關(guān)系，從而形成一個(gè)多功能、高效率的綜合體。城市綜合體的電氣設(shè)計(jì)是否合理，直接影響其安全用電，對(duì)設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)有決定性作用。本文以某“城中村”改造項(xiàng)目為實(shí)例探討商業(yè)綜合體的10/0.4kV變、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 商業(yè)綜合體概況

本項(xiàng)目位于廣州市天河區(qū)大觀路，地下3層，地上14層，總建筑面積為91 019m2，總建筑高度為58m。B1～B3層為地下停車庫及設(shè)備用房，建筑面積為30 482m2，總停車數(shù)為710輛，B3層為人防區(qū)；裙樓1～4層為商業(yè)及部分餐飲，建筑面積為26 150 m2，屬于大型商店建筑；5層及以上包括兩棟塔樓，其中一棟辦公塔樓層數(shù)為4～13層，建筑面積為17 816m2，建筑高度為56.7m，屬于一類辦公建筑；另一棟酒店塔樓層數(shù)為 5～14層，建筑面積為15 263 m2，建筑高度為58m，屬于四星級(jí)酒店。本項(xiàng)目按一類高層民用建筑及一類汽車庫設(shè)計(jì)。

變配電房采取抬高地面的防水措施，設(shè)置于有多層地下室的地下一層，接近負(fù)荷中心。電氣用房分布圖如圖1所示。

2 負(fù)荷等級(jí)及分類

城市商業(yè)綜合體內(nèi)某些用電都要有特別的保障，一旦停電則可能造成重大影響或損失，或公共場所秩序嚴(yán)重混亂。在本工程實(shí)例中，大型商店、四星級(jí)酒店的經(jīng)營管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電按一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷設(shè)計(jì)。弱電系統(tǒng)用電；火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)用電；消防設(shè)備用電(消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、防火卷簾等)；火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志用電；客梯、排污泵、生活泵用電；大型商場營業(yè)廳的備用照明用電；一類高層辦公建筑的重要設(shè)備及部位用電；四星級(jí)酒店的門廳、高級(jí)套房及主要通道等場所的照明用電；地下停車庫用電等按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。大型商場營業(yè)廳的照明、自動(dòng)扶梯、空調(diào)、廚房用電；四星級(jí)酒店的客房、空調(diào)、洗衣房動(dòng)力按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。其余不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的按三級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。

圖1 電氣用房分布圖

如今新能源車越來越多，充電樁也隨之巨增，根據(jù)充電樁標(biāo)準(zhǔn)要求，本項(xiàng)目按車位總數(shù)的30%預(yù)留充電樁，每個(gè)充電樁按照7kW預(yù)留用電量。

3 負(fù)荷的計(jì)算

在進(jìn)行容量估算時(shí)，通常的做法是根據(jù)建筑面積乘以按經(jīng)驗(yàn)給出的功率密度值，這種做法雖然方便可行，但是商業(yè)包括餐飲等大型綜合體項(xiàng)目，實(shí)際用電情況有相當(dāng)大的差異，所以在設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)師多參考已建的一些同類項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比得出最終合理的功率密度指標(biāo)。

商業(yè)綜合體的辦公、酒店、裙樓商業(yè)地下室一般由不同物業(yè)管理公司管理，獨(dú)立核算，因此分別采用獨(dú)立變壓器分開供電。

4 變壓器配置及變電所的設(shè)計(jì)

在變壓器的選擇時(shí)首先考慮超低損耗、低噪音的變壓器，保證變壓器的運(yùn)行負(fù)荷率在75%～85%之間，既節(jié)省能源又提高了用電效率，可大幅節(jié)省電力消耗，變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低，可延長變壓器的使用壽命。中央空調(diào)為專用變壓器供電，冬季時(shí)變壓器可不運(yùn)行，這樣能夠充分發(fā)揮出空調(diào)配電的季節(jié)性特征，減少能源損耗，保證變壓器的經(jīng)濟(jì)效益。在接近負(fù)荷中心的位置集中設(shè)置一個(gè)10/0.4kV變電所既方便管理也經(jīng)濟(jì)合理。變電所接近負(fù)荷中心，與制冷機(jī)房鄰近并接近電源側(cè)，方便高壓進(jìn)線和低壓出線，且考慮到了設(shè)備的運(yùn)輸、裝卸和搬運(yùn)。變電所設(shè)置詳見表1。

變電所設(shè)置表表1

5 供電電源配電系統(tǒng)

本實(shí)例從市政不同兩個(gè)降壓站分別引來一路10kV高壓電源供電，10kV配電系統(tǒng)采用單母線分段運(yùn)行方式，平時(shí)兩路電源同時(shí)供電，各帶50%負(fù)荷，當(dāng)一路電源故障，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自投，由另一路電源供全部負(fù)荷。對(duì)于城市商業(yè)綜合體來說，搭建合理、安全可靠的配電系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的主旋律。

在工程實(shí)例中，充分利用兩路高壓電源及多臺(tái)變壓器的條件，組成4組變壓器組。每組2臺(tái)變壓器正常時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)任何一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，可調(diào)整母線上的負(fù)荷以確保消防設(shè)備兩路供電，然后手動(dòng)投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)。每組變壓器的高壓側(cè)電源均引自不同的一段高壓母線。這樣的系統(tǒng)可以有效保障任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)重要負(fù)荷的運(yùn)行。

10kV高壓電源進(jìn)線處設(shè)專用計(jì)量柜集中計(jì)量，10kV中置式開關(guān)柜采用DC 110V直流操作，在各高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)帶電顯示裝置。高壓配電系統(tǒng)采用多功能數(shù)字式綜合繼保裝置，進(jìn)線回路設(shè)電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)、失壓保護(hù)；聯(lián)絡(luò)開關(guān)、饋線開關(guān)設(shè)電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)；饋線至變壓器的回路設(shè)電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)、零序電流保護(hù)、變壓器高溫報(bào)警和超溫保護(hù)。低壓配電系統(tǒng)采用帶微處理器的智能控制單元，進(jìn)線回路設(shè)長延時(shí)、短延時(shí)保護(hù)，饋線回路設(shè)長延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)三段式保護(hù)。在低壓配電室設(shè)置集中補(bǔ)償電容器柜，按負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)無功功率進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因數(shù)≥0.9。低壓無功補(bǔ)償柜采用串接調(diào)諧電抗器，基波頻率無功補(bǔ)償，抑制三次諧波，并吸收部分諧波。在低壓配電回路或末端配電箱處設(shè)電度表，作為收費(fèi)或成本考核的依據(jù)。

另外為保證一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷、消防負(fù)荷用電，還選用一臺(tái)1 250kW柴油發(fā)電機(jī)組作為自備電源，安裝于地下一層發(fā)電機(jī)房。

6 變配電節(jié)能

城市綜合體是能耗較高的建筑物，降低配電系統(tǒng)自身的能耗可提高設(shè)備用能效率。變電所設(shè)于地下一層，靠近負(fù)荷中心設(shè)置。所有負(fù)荷低壓配電級(jí)數(shù)均不多于3級(jí)，配電半徑不超過250m，有效降低配電系統(tǒng)自身的能耗。變壓器選用SCB12型，專用變壓器的計(jì)算負(fù)荷率約為80%(合理值為75%～85%)。所有變配電系統(tǒng)設(shè)備采用節(jié)能、高效型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。按照經(jīng)濟(jì)電流合理選擇電纜截面，降低線路損耗。在低壓配電系統(tǒng)設(shè)功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的功率因數(shù)大于0.9，減少無功損耗。

7 結(jié)束語

總之，城市商業(yè)綜合體的電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容較多也比較繁瑣，要求各異，本文僅對(duì)商業(yè)、酒店、辦公綜合體的變配電設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，電氣設(shè)計(jì)人員要不斷學(xué)習(xí)，對(duì)商業(yè)綜合體電氣設(shè)計(jì)具體要求進(jìn)行充分了解，深入調(diào)查研究。只有掌握了商業(yè)綜合體不同功能的電氣設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行科學(xué)、完整的設(shè)計(jì)，是電氣設(shè)計(jì)盡可能合理、完善，從而提升整個(gè)商業(yè)綜合體的水平，增強(qiáng)社會(huì)效益。