深圳京基金融中心電氣設計的幾點體會

張立軍（深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司，深圳 518054）

1 前言

我國自改革開放以來，高層建筑的數量如雨后春筍般日益增多，深圳特區作為我國改革開放的窗口，隨著社會經濟發展，建設規模的擴大，同時受土地資源緊張的限制，目前在建的項目大多以高層和超高層建筑為主。顧名思義，超高層建筑的最顯著特點就是建筑高度高通常超過100m，同一般高層建筑相比，單體面積常常高達十幾甚至二十幾萬m2，而且大多為功能多樣的綜合性大樓（包括商業、辦公及酒店等）。如在建的迪拜塔，將超過800m；臺北101大樓，高度為508m；廣州西塔，高度為432m；上海環球金融中心，高度為492m。

2 項目概況

京基金融中心位于深圳市羅湖區蔡屋圍，占地面積42 353.96m2，總建筑面積約60萬m2，是集甲級寫字樓、白金五星級豪華酒店、大型商業、高級公寓和住宅為一體的大型綜合建筑群。規劃設計為A、B、C、D、E座塔樓，由4層裙房連為一體，地下共4層。其中A座京基金融中心大廈共100層，高441.8m，形似噴泉和瀑布，建成后將成為深圳市新的地標建筑（圖1）。大廈1～74層為辦公區（約17.6m2）；75～100層為酒店（約4.6萬m2），酒店接待大廳設于94層，其上為獨具特色的鵝蛋形餐飲空間，形似飄于空中的飛艇。

深圳京基金融中心大廈由深圳京基集團開發，泰瑞·法瑞建筑設計有限公司提供設計方案和初步設計，境外機電顧問公司提供機電設計方案和初步設計，深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司從方案設計階段介入跟蹤，并負責施工圖設計。

圖1 京基金融中心大廈示意圖

3 10kV供電方案

本項目變壓器總裝機容量為4.4萬kVA，其中A座金融中心變壓器裝機容量為2.43萬kVA。根據《中國南方電網城市配電技術導則》第9.3.5條規定：用戶變壓器容量在4萬kVA及以上時，應建設用戶專用變電站。由于此工程屬舊城改造項目，除去需返還的回遷面積外，地上已不可能留出建設110kV變電站的用地面積。在地下建設消防很難滿足要求，同時停車位又不能滿足規劃的要求，經建設方與供電部門反復溝通，最終由建設方在附近重新征用一塊地作為110kV變電站的建設用地。

在初步設計階段，A座金融中心的辦公區及酒店的10kV配電系統是按各自獨立的兩個系統考慮設計，既分別在地下1層及73層設置10kV主配電所，且每個系統均引入兩路專線及一路熱備用，共計六條專線。這樣雖解決了辦公區和酒店的單獨計費問題，但同時在很大程度上增大了外線的投資，而且在京基110kV站投入運行前，供電部門很難提供六條專線。經與業主及顧問團隊討論，在保證供電可靠性的前提下，采用三條10kV專線（兩路專線及一條熱備用）供電，僅在地下1層設置一處10kV總配電所。10kV配電采用單母線分段中間加聯絡，正常時由兩路專線分別負擔各段的100%負荷；當正常供電的專線故障時，熱備用投入運行。這樣在滿足正常用電且不降低供電可靠性的前提下，節省了兩條專線及一條熱備用，減少了外線投資。

4 10kV/0.4kV變電所的設置

4.1 設置原則

1）深入或接近負荷中心；

2）進出線方便；

3）設備吊裝、運輸方便；

4）有利于物業管理的需要。

4.2 負荷計算

超高層建筑負荷計算是一個較復雜的問題，需要考慮各種類型的用電負荷的運行工況、運行時間特點及建筑的使用功能等因素，并加以分析、研究和計算，從而確定最佳負荷計算方法和變壓器投入運行的容量和臺數，降低設備投資、運行費用和節約電能。

國內在建的超高層建筑，往往是由境外設計單位來完成方案及擴初設計，由國內設計單位完成施工圖設計，此項目也如此。在初步設計階段，A座金融中心設計的變壓器安裝容量為3.33萬kVA，變壓器裝置指標高達151VA/m2，相比國內已建成超高層建筑明顯偏大。國內供電部門收取電費的方法與境外不近相同，拿深圳舉例：供電部門除對用戶按實際用電度數收取電費外，還實行基本電費收費，即1kVA變壓器容量每月收取24元基本電費。經我們與顧問方、甲方及境外設計單位反復溝通，最后在施工圖設計中將變壓器裝機容量降為2.43萬kVA，變壓器裝置指標降為102VA/m2。僅此一項，除去減少的設備投資及安裝費外，每年可節省基本電費259.2萬元。

4.3 變電所的位置

超高層建筑的最大特點就是“高”，空調通風及給排水設備往往集中設在機電層。為了解決變電所深入負荷中心、節省電纜以及供電半徑等問題，在A座金融中心項目中，采用主副變電所分別設置的原則。主變電所設在地下1層，制冷機房單獨設置副變電所，其它副變電所分別設在相關的機電層，具體設置見表1：

表1 變電所具體設置表

4.4 電能管理

本工程變配電監控系統采用分層分布式結構，共分為三層：現場控制層、通訊管理層和主站層。提供變配電系統詳盡的數據采集、運行監視、事故預警、電能質量的監視和控制，實現搖信、遙控、遙測的功能。并為該系統提供RS485通信接口，采用標準Modbus規約。

測量主變低壓進線回路、電容器、母聯、發電機低壓進線回路和低壓饋線回路所有三相全電量，31次諧波分析，三相電壓/電流不平衡度，波形的瞬態捕捉。并進行波形采樣和12周波的波形捕捉、定時記錄、分時計費、越限跳閘，并監測斷路器的工作及故障狀態。

通過以太網交換機可實現與建筑設備監控系統(BAS)、火災自動報警系統(FAS)等其他自動化系統的網絡通信，達到信息資源共享。此外，系統還具備與變壓器智能溫度監控單元、柴油發電機組和智能直流電源系統等其他自動化系統和智能設備的RS485通信接口，規約為Modbus。

5 應急柴油發電機的設置

在超高層建筑中，設置柴油發電機組有兩個目的，一是作為應急電源使用，主要為消防類負荷提供第三電源；另一目的是為用戶提供備用電源。兩者的使用目的不同，要求也不一樣。在本項目中，由于市政提供三路電源（兩用一備），所以柴油發電機的設置目的僅為消防類負荷提供第三電源（酒店除外）。

通常消防負荷可分為兩大類，一類是正常及火災時均需投入運行的設備，如消防電梯、消控中心、排風兼排煙風機和應急照明等；另一類則是僅在火災時方投入運行的消防設備，如純排煙風機、加壓風機、消防泵、噴淋泵和防火卷簾等。

應急發電機在何時才使用呢？一是停電，另一種情況是當發生火災等非常狀況時。停電與火災沒有必然關系，停電時前述消防泵、噴淋泵、防火卷簾、加壓風機和純排煙風機均不投入運行，可將此部分發電機供電的容量用于部分一級負荷。雖說停電與火災沒有必然關系，但也不能排除停電時發生火災的可能，如若發生此種狀況，可解列（斷開）由發電機供電的部分一級負荷（火災時， 這部分負荷也不應投入運行），使發電機向只有火災時才投入運行的消防設備供電。這種設計能盡可能地發揮發電機能力，大大降低設置的發電機容量。初步設計階段設計的應急發電機組為七臺：7×1 500kW=10 500kW（含預留兩臺），經我們與顧問方、甲方及境外設計單位反復溝通，最后在施工圖設計中將柴油發電機臺數降為3臺：3×1 500kW=4 500kW。

6 結束語

超高層建筑的建設在全國愈演愈烈，為了取得較好的設計效果，相當多的業主是聘請境外設計公司承擔超高層建筑方案乃至初步設計的重任，由國內設計公司承擔施工圖設計。

鑒于境外與國內電氣設計在人文環境、供電系統設計及管理要求、電價收費制度以及相關的法規、規范等諸多方面存在差異，境外顧問公司對電氣初步設計階段提供的技術參數，如10kV電源進線的回路數、變壓器裝機容量和備用柴油發電機裝機容量等均是過大的。造成上述容量過大的原因較復雜，需要國內設計公司對此進行解析與判別，如果完全照單全收，恐怕會與國內低碳、節能、綠色環保政策以及相關規范大相徑庭。因此，探討、研究以及提供適合我國超高層建筑電氣設計合理技術參數及方案的重任就落在國內電氣設計人員肩上，任重道遠，還需大家一起努力！

[1]中華人民共和國公安部. GB50045-95高層民用建筑設計防火規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2005.

[2]裘海晶. 超高層建筑供電淺述[J]. 智能建筑電氣技術,2011(4)： 23－27.