超高層建筑10kV供電方式的應(yīng)用

張罡

摘 ? 要：文章主要探討近年來客戶側(cè)業(yè)擴(kuò)工程中由超高層建筑產(chǎn)生的新類型10 kV供電方式，為今后該類超高層建筑用電客戶接入電網(wǎng)提供參考意見。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;10 kV供電;業(yè)擴(kuò)工程

世茂海峽大廈項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)容量達(dá)28 430 kVA，該工程分解為兩座10 kV變電所受電，其中一座采用兩用互備接線方式的10 kV變電所，供電容量7 700 kVA，另一座則采用兩用一備（半備用）接線方式的10 kV變電所，受電容量為20 730 kVA。本文以該工程為例，探討其兩用一備（半備用）接線方式。

1 ? ?超高層建筑供用電現(xiàn)狀

2011—2014年，思明區(qū)已建設(shè)完成的超高層建筑12座，已立項(xiàng)在建項(xiàng)目2座。其中大型綜合性商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目11座，占建在建項(xiàng)目78%。受電容量大于10 MVA的超高層建筑項(xiàng)目5個(gè)，所占比例為35%，均為大型大型綜合性商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目。

《10 kV及以下電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：用戶申請(qǐng)容量超過15 MVA，應(yīng)綜合考慮客戶申請(qǐng)容量、用電設(shè)備總?cè)萘?，并結(jié)合生產(chǎn)特性兼顧主要用電設(shè)備同時(shí)率、同時(shí)系數(shù)等因素，并根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況，經(jīng)論證后確定采用110 kV電壓等級(jí)供電或采用10 kV多回路供電，10 kV電壓等級(jí)供電容量不應(yīng)超過40 MVA。超高層建筑多處于繁華地段，交通、環(huán)保、建筑密集等因素給110 kV站房選址和電纜路徑的建設(shè)帶來了極大的困難。綜合而言，建設(shè)110 kV變電所難度是極大的，因而一般情況下多選擇采用多回路10 kV供電。

2 ? ?超高層建筑供電模式的選擇

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞;二級(jí)負(fù)荷條件允許時(shí)，也宜采用二路電源來供電。

超高層建筑的建筑體量大，造型特殊，多數(shù)情況下作為城市的標(biāo)志性建筑，其建構(gòu)的特殊性，導(dǎo)致其對(duì)垂直交通（電梯）及消防的用電要求極高。供電企業(yè)針對(duì)超高層建筑的負(fù)荷重要度，將其用電類型定為一級(jí)重要負(fù)荷，并按一級(jí)重要負(fù)荷對(duì)其進(jìn)電源配置。依據(jù)《10 kV及以下電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)超高層建筑的電源點(diǎn)配置要求為：一級(jí)重要電力用戶具備兩路電源（公共電網(wǎng)）供電條件，兩路電源應(yīng)當(dāng)來自兩個(gè)不同的變電站，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源能保證獨(dú)立正常供電。一般情況下，超高層建筑多選擇雙電源以上的多回供電模式。

3 ? ?兩用一備（半備用）接線模式

本文案例中采用的兩用一備（半備用）接線方式屬單母線分段類型，是基于兩用互備接線方式以及多回路全備用接線模式基礎(chǔ)上，其特點(diǎn)是常用市電10 kV供電兩回路分別向兩段母線供電。市電10 kV第三回路僅作為備用回路，在應(yīng)急情況下作為一回或二回路的供電（備用容量配置為全容量的一半，因此稱為兩用一備（半備用）接線方式）[1]。

高層建筑雖然由于其特殊性對(duì)供電可靠性的要求較高，但由于其建筑面積大，其中的一般性照明負(fù)荷比重也較大。采用兩供一備（半備用）接線方式，雖然降低了市電10 kV第三回路備用電源的供電能力（一般為用電客戶受電全容量的一半），但當(dāng)市電10 kV電源任一回路因外部電網(wǎng)原因失壓的情況，經(jīng)倒閘操作，將停電段改由市電10 kV備用回路供電，仍能保證對(duì)用電客戶的全負(fù)荷的供電。在市電10 kV兩路主用供電回路因外部電網(wǎng)原因均失壓的情況下，經(jīng)倒閘操作，將其中任一段切換至10 kV第三回路備用電源供電，仍能滿足其一半容量的負(fù)荷要求，已足夠滿足其對(duì)一、二級(jí)重要負(fù)荷的正常供電。在用電客戶對(duì)其內(nèi)部負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整的情況下，若考慮其利用率和同時(shí)率，在主供電源均失壓僅使用市電10 kV第三回路備用電源供電時(shí)，實(shí)際對(duì)該用電客戶的用電影響極微。在與雙回路全備用接線相比之下，市電10 kV三回路供電比市電雙回路供電多提供了一回路供電電源，降低了出現(xiàn)全站失壓的概率。

3.1 ?兩用一備（半備用）接線模式下，供電回路供電容量的選擇

廈門市區(qū)10 kV城市配網(wǎng)中饋線開關(guān)常用最大選型為1 250 kVA/31.5 kA，但相對(duì)應(yīng)配置的電流互感器選型為700/5，也就限制了在10 kV配網(wǎng)中單回路的供電能力不宜超過10 MVA。以本案例中的用電客戶，僅其10 kV#1變電所供電容量為20 730 kVA，若采用雙電源全容量備用，僅其所需的單回供電容量就已超過20 MV，遠(yuǎn)超出10 kV配網(wǎng)單回路供電能力[2]。

兩用一備（半備用）接線模式后，市電10 kV主用兩回路及市電10 kV備用回路供電容量各為全容量負(fù)荷的一半，以本文案例主用回路供電容量由20 700 kVA降為10 350 kVA?？梢钥闯鲞x擇兩用一備（半備用）模式能起到分解單回路供電容量、減小配網(wǎng)單回路供電壓力的作用。

3.2 ?兩用一備（半備用）接線模式多回路電源閉鎖特點(diǎn)

對(duì)于供電企業(yè)而言，多回路供電中，多回路電源投切的閉鎖是供電企業(yè)所考慮的重點(diǎn)安全問題。兩供一備接線方式對(duì)于10 kV供電電源閉鎖有著其特殊的閉鎖方式。在兩供一備接線方式中，配置了3個(gè)進(jìn)線斷路器及兩個(gè)母聯(lián)開關(guān)，如何實(shí)現(xiàn)其安全、可靠的閉鎖是安全供電的關(guān)鍵性問題。

如表1所示，其閉鎖回路將閉鎖邏輯關(guān)系拆分為3組兩兩互鎖的閉鎖關(guān)系，即常用進(jìn)線斷路器901，902與同側(cè)母聯(lián)閉鎖，Ⅰ-Ⅱ段母聯(lián)900與Ⅱ-Ⅲ段母聯(lián)990閉鎖，而901，902，903之間無閉鎖關(guān)系。與常見的雙回路全備用供電模式（見表2）或三回路全備用模式相比，簡(jiǎn)化了邏輯關(guān)系，減少了參與閉鎖回路的二次元件，提高了閉鎖可靠性。

3.3 ?兩用一備（半備用）接線模式下經(jīng)濟(jì)投資利用率特點(diǎn)

采用10 kV供電模式，與110 kV供電模式相比，用電客戶可節(jié)省大量的建設(shè)資金。采用一備（半備用）接線模式與雙回全備用及三回路全備用模式相比減少單回路供電容量，相應(yīng)也就減少了配電設(shè)備的投入資金和設(shè)備選型難度。在城市土地有限、地價(jià)高昂的情況下，又為客戶節(jié)省了大量建設(shè)空間和投資成本。

高層建筑大多數(shù)情況下建設(shè)在城市的中心區(qū)，處于市場(chǎng)配網(wǎng)負(fù)載較重的區(qū)域，對(duì)于供電企業(yè)而言減少對(duì)其的備用容量（與全容量備用相比減少了一半備用容量），提高變電站的利用率，減少了變電站容量投資成本，提高了資金的利用率[3]。

4 ? ?結(jié)語

二用一備（半備用）供電模式，有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省客戶投資的同時(shí)也節(jié)省供電企業(yè)的容量投資，減小配網(wǎng)供電壓力，優(yōu)化了閉鎖回路提閉鎖可靠性。雖然減少了備用容量（約為全容量備用的一半），但也保證在供電電源失壓的情況下，對(duì)其一、二重要負(fù)荷及大部分負(fù)荷的正常供電。綜上所述，在超出20 MVA受電容量的超高層建筑供電中，10 kV二用一備（半備用）供電模式在對(duì)超高層建筑的供電模式的選擇中有著其特殊的優(yōu)點(diǎn)，已在廈門地區(qū)廣泛使用，具有實(shí)際使用意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉會(huì)兵.某超高層建筑的供電設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2017（8）：85-88.

[2]趙俊光.城市超高層建筑供電方式的研究探討[J].電力與能源，2017（4）：393-396.

[3]張超.超高層辦公商業(yè)綜合樓電氣設(shè)計(jì)探討[J].山西建筑，2017（4）：149-150.