沈陽茂業(yè)廣場供配電設計及探討

黃 麗 / 楊成德 . 海軍933部隊,山東 青島 66003. 同濟大學建筑設計研究院(集團)深圳分院，深圳 58048

近年來超高層建筑在各地不斷地涌現(xiàn)，自20世紀70年代廣州白云賓館（115m）開始，到深圳的地王大廈(325m,)、廣州中信廣場(322m)、上海金茂大廈(420.5m)、上海環(huán)球金融中心（492m），以及目前在建的深圳京基金融中心廣場、上海中心、深圳平安大廈，一棟棟擎天巨廈如雨后春筍。超高層建筑體量巨大、功能復雜，聚集人員眾多，投資龐大。每一棟鶴立雞群的超高層往往會成為一個地區(qū)的地標式建筑。在GB 50352-2005《民用建筑設計通則》第3.1.2第3款：建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。本文介紹和分析沈陽茂業(yè)廣場的供配電系統(tǒng)及其設計應注意的問題。

1 項目簡介

沈陽茂業(yè)廣場項目為超大型城市綜合體商業(yè)開發(fā)項目，位于沈陽市沈河區(qū)金廊工程9-2地塊。用地南北及東西長均約160m，總用地面積25607.599m2，總建筑面積約41.8萬m2。共計5個分（子）項，包括一棟超高層辦公及五星級酒店主塔樓（73層，306.25m）；一棟超高層公寓樓（54層，181.45m）和一棟超高層住宅樓（44層，154.3m）。地上為裙房（商業(yè)及五星級酒店配套設施），建筑面積35.1萬m2，以圍繞中庭的商業(yè)和酒店配套設施為主，并設有影視廳；地下共3層，建筑面積6.67萬m2，其中地下1層為超市、酒店配套設施及各部門的貨運中心；地下2、3層為設備用房，人防以及車庫。各建筑單體高度見表1。該工程的建成成為“金廊工程”上一顆璀璨的明珠，也成為“五里河文化區(qū)域”和整個城市的標志性建筑。

表1 建筑概括

2 10kV配電系統(tǒng)

本工程總供電容量為32.5kVA,根據(jù)沈陽市沈河區(qū)當?shù)毓╇姉l件和供電規(guī)定，經(jīng)與沈陽市供電局有關業(yè)務充分討論和協(xié)商，由南湖變配電所引出10kV南盛線、10kV南茂線；由展覽變配電所引出10kV茂業(yè)甲線、10kV茂業(yè)乙線，作為該項目的10kV電源。在該工程的地下2層設置1～2#兩處開閉所，南盛線、茂業(yè)乙線引入2#開閉所；南茂線、茂業(yè)甲線引入1#開閉所。其中：茂業(yè)乙線作為備用供電線路，平時不供電，在茂業(yè)甲線或南茂線發(fā)生故障或停電時，由茂業(yè)乙線供給1#、3～5#、7#變配電所的一級負荷。住宅變配電所由1#開關站引來一路10kV高壓至高壓配電進線柜，商業(yè)、酒店、寫字樓及公寓變配電所由1、2#開閉所各引來一路10kV高壓至高壓配電進線柜。

1～2#開閉所采用單母線分段運行方式，平時由主供回路供電，備用回路不供電；南茂線或茂業(yè)甲線發(fā)生故障或計劃性停電時，茂業(yè)乙線送電，供給1#、3～5#、7#變配電所的一級負荷；南盛線發(fā)生故障或計

表2 10kV斷路器連鎖關系

3 高、低壓配電系統(tǒng)

對于地下室、商業(yè)、辦公低區(qū)、空調、酒店低區(qū)、住宅、公寓、主塔樓46 ～73F（酒店）的配電，即1～5#、7# 變配電所的變配電系統(tǒng)，因篇幅所限，暫不做介紹。以下介紹辦公高區(qū)的配電，即6#變配電所的變配電系統(tǒng)。

主塔樓73層，高306.25m，屬超高層建筑。主塔樓設有甲級寫字間和五星級酒店，并將酒店大堂設于塔樓頂層。7～25層（低區(qū)寫字樓）由設在地下2層的寫字樓2#變配電所提供電源；26～55層（高區(qū)寫字樓）由設置在26F的6#變配電所提供電源。

3.1 高區(qū)寫字樓的負荷分類

一級負荷：消防用電設備：火災自動報警、應急照明、疏散指示照明、消防控制室用電、消防電梯、消防水泵、噴淋水泵、防火卷簾門、排煙風機、正壓送風機等消防設備。

安防用電設備、通訊機房、電子信息設備機房、BA主機房等主要弱電機房用電、計算機系統(tǒng)用電、主要辦公室、會議室、總值班室、主要通道照明、部分客梯電力、機械停車電力、避難層照明、航空障礙燈、航空管理設施、生活泵、部分排污泵等。

停車場等均按一級負荷供配電設計。

二級負荷：部分客梯、部分排水泵、照明、自動扶梯等。

三級負荷：制冷機組、冷卻塔、冷熱水循環(huán)泵、空調機組等一、二級負荷之外的負荷。

3.2 6#高區(qū)辦公變配電所的高、低壓系統(tǒng)圖

6#高區(qū)辦公變配電所的高壓系統(tǒng)圖如圖2所示，低壓配電系統(tǒng)圖見圖3～4。

3.3 6#高區(qū)辦公樓負荷分布及變壓器負載率

6#高區(qū)辦公樓負荷分布及變壓器負載率如表3所示。

4 應注意的問題

根據(jù)以上出現(xiàn)的新特點，在對超高層及特大型建筑工程供配電系統(tǒng)進行設計時，應特別注意以下問題：

（1）根據(jù)電氣負荷容量合理設置電源電壓等級。設置常規(guī)的10kV變配電所已無法滿足現(xiàn)代超大建筑電氣負荷的需要了。目前許多超大建筑工程中采用兩路110kV或35kV市政電源供電，在建筑物內(nèi)部設置一座110kV或35kV變電站，同時設置若干個10/0.4kV分變配電所。

（2）按照當?shù)仉娏Σ块T的規(guī)定確定業(yè)擴工程投資界面分界點。如根據(jù)《廣東電網(wǎng)公司規(guī)范業(yè)擴工程投資界面方案（試行）》的規(guī)定確定廣東地區(qū)電氣業(yè)擴工程的投資分界點，確定公用電房和變壓器房的位置和面積。

（3）合理掌握供電距離的問題。在設置變配電所時不能簡單將負荷容量與供電距離隔離考慮，要綜合考慮負荷容量與供電距離。根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施》電氣（2009版）第3.1.3-2條與《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）（以下簡稱《高規(guī)》）第6.1.13條和結合空調、給排水設備布置現(xiàn)狀綜合設置10kV變配電所。

（4）上部變配電所容量的合理設置。要根據(jù)貨梯載重量、井道尺寸和參考廠家的變壓器重量、體積以及維修要求合理選擇變壓器的臺數(shù)和容量。

沈陽茂業(yè)廣場超高層寫字樓的貨梯采用了2T的消防電梯（兼貨梯），在對比了幾個廠家的變壓器外型、重量和貨梯的門口尺寸后，采用了800kVA的變壓器。

（5）變配電所面積的確定。根據(jù)當?shù)毓╇娋值臉I(yè)擴規(guī)定，合理設置公共開關房、電纜分界室等機房面積，滿足工程和供電局管理需要。

（6）發(fā)電機房的位置和面積確定。發(fā)電機房一般設置在地下室，部分工程也根據(jù)供電距離和設備現(xiàn)狀設置在上部的設備層或避難層。根據(jù)工程的建筑現(xiàn)狀與降噪要求，合理設置發(fā)電機房位置和面積。

（7）電氣豎井（兼樓層配電間）數(shù)量與面積。電氣豎井要根據(jù)建筑沉降縫設置、防火分區(qū)的布置以及用電負荷性質、電氣設備管線數(shù)量和走向、供電支線供電半徑，來綜合考慮電氣豎井的位置和數(shù)量及面積。

（8）強弱機房的房間凈高。對于發(fā)電機房、變配電室和各弱電機房都要考慮安裝條件和安裝方式、出線方式來決定機房的高度。

（9）設備的荷載取值。強電井內(nèi)是否安裝EPS等因素決定荷載取值,強弱電井內(nèi)的活荷載取值不同；變配電所、弱電機房、柴油發(fā)電機組、插接母線、預分支電纜的荷載取值均要根據(jù)設備容量、規(guī)格等技術參數(shù)指標正確取值荷載指標。

圖2 高區(qū)辦公變配電高壓系統(tǒng)圖

表4 低壓系統(tǒng)的供電距離

（10）設備發(fā)熱量的正確取值。變壓器、發(fā)電機、燈具等電氣用電設備都要根據(jù)其安裝、外殼封閉形式正確取值發(fā)熱量指標。

（11）防火與抗震的要求。根據(jù)《高規(guī)》等規(guī)范對各機房、電井的墻壁井壁以及防護門的規(guī)定，正確選取合理耐火極限的不燃燒體和防火門。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001（2008年版）、《電力設施抗震設計規(guī)范》（GB50260-96）等規(guī)范選擇有利避震的位置，合理布局各強弱電重要機房；同時對電氣設備、電氣用的配管、母線槽、吊桿等做相應的防震措施。

在設計過程中還要注意低壓電纜最長供電問題：在超高層或特大型建筑中，消防設備以及動力照明設備均大量采用低煙無鹵和礦物絕緣電纜，斷路器與交聯(lián)聚乙稀與低煙無鹵電纜的配合與最長供電距離見表4。

根據(jù)表4，就可以依據(jù)斷路器容量選擇電纜規(guī)格以及敷設的距離，使壓降損失不超過標準規(guī)定，以免電氣設備無法正常工作。

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