某高層商住樓的配電和照明系統設計簡介

李 娟 /徐四元（北京中機一院工程設計有限公司， 北京 100044）

本次設計為某商住樓項目，總建筑面積為74 236m2。地下2層為車庫及設備用房，地上3層為商業，4～28層為公寓，建筑高度93.65m，框架剪力墻結構。本文主要介紹該項目的配電系統和照明系統設計。

1 負荷等級的確定及負荷容量的計算

供配電系統設計規范是為保障人身安全、供電可靠、技術先進和經濟合理的規定，電力負荷應根據用電部門對供電可靠性的要求及如果中斷供電將在經濟上所造成的損失，將電力負荷分為三級，不同的負荷等級供電的要求不同。

本工程為一類高層民用建筑，其中消防控制室、火災自動報警及聯動控制裝置、火災應急照明及疏散指示標志、防煙及排煙設施、自動滅火系統、消防水泵、消防電梯及其排水泵和電動防火卷簾等消防用電為一級負荷，其余用電為三級負荷。

負荷計算可作為按發熱條件選擇變壓器、導體及電器的依據，并用來計算電壓損失和功率損耗；也可以作為電能損耗及無功功率補償的計算依據。一級負荷可用來確定備用電源及應急電源及其容量。負荷計算的方法有需用系數法、利用系數法和單位指標法等幾種。單位面積法和單位指標法多用于民用建筑的負荷計算，需用系數法尤其適用于配、變電所的負荷計算。本工程采用單位面積法進行負荷計算。

公寓用電指標為每戶6kW，商業用電指標為100W/m2。根據公寓及商業面積計算，總計算容量為4549.1kW，其中消防負荷、疏散指示、航空障礙、安保電源、客梯電力、排污泵和電話網絡機房等一級負荷共861 kW，其他為三級負荷共3 688kW。

2 變配電系統的設計及柴油發電機容量的確定

一級負荷應由兩個來自不同區域電站的電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時發生故障并且能夠及時投入運行。本工程兩路電源一路從室外由電纜引入10kV的高壓電源，承擔本工程全部負荷；另一個電源采用柴油發電機作為備用電源,自備發電機設置自動和手動啟動裝置，自動啟動方式在30s內供電。變配電室及柴油發電機房設置在地下1層。低壓電源由低壓配電室引入，電壓220/380V，TN-S接地系統。配電系統采用放射式與樹干式相結合的方式，消防負荷及重要負荷采用雙電源末端互投。

柴油發電機的容量首先要滿足一級負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量，針對本工程應分別計算消防負荷容量和一級負荷容量，再根據兩種負荷容量的大小選擇其中較大的容量作為確定發電機容量的依據。消防負荷只考慮當最大的一個防火分區發生火災時，投入運行的消防設備容量。通常情況下，不考慮兩個防火分區同時發生火災的情況。消防設備通常作為固定負荷的消防泵必須計入，而應急照明、消防電梯、防排煙風機和防火卷簾等負荷計入的大小，則要根據當最大防火分區發生火災時投入工作的消防設備多少而定。

消防負荷：消防泵 297kW

1#樓排煙：地下室 59kW,每層商業18.5kW

正壓送風（2座塔樓）：45×2=90kW

中庭排煙：15kW

消防電梯：2×30=60kW

疏散照明：地下室總面積 15 506m2

1%×15W/m2×15 506=2.33kW

公寓走道1%×169W/每層×29層=0.05kW商業：1%×12W/m2×4 657m2=0.6kW

小 計：297+59+2.33+18.5×3+0.6+90+15+60+0.05=579.4kW

一級負荷：

安全照明：地下室總面積 15 506m2

5%×8W/m2×15 506=6.2kW

3棟公寓走道 3×5%×169W/每層×29層=0.75kW

商業總面積 30 397.62m2

商業 ：5%×13W/m2×30 397m2=19.8kW

電梯：3×30=90kW

小計：6.2+0.75+19.8+90=116.75kW

因消防負荷大于保證負荷，根據消防負荷選柴油發電機容量：1.2×579.4kW=695kW，選750kW柴油發電機。

3 低壓電力配電干線方式

3.1 低壓配電方式的選擇

低壓電力配電系統應根據工程性質、規模和負荷容量等因素綜合考慮，應滿足使用所需的供電可靠性和電能質量的要求，同時應注意接線簡單，操作方便安全，具有一定靈活性，能適應使用上的變化及設備檢修的需要。

供電系統應簡單可靠、便于操作。通常低壓配電級數不宜超過三級。在一個獨立的單體建筑物內，當用電設備容量不大，數量較多時，宜采用樹干式配電。當設備容量較大，負荷集中或有重要的用電設備時，宜采用放射式配電。在高層建筑內，特別針對本項目每層有12戶，戶型不大且配電點多的情況宜用分區樹干式配電。但位于地下室的冷凍機房、消防泵房等容量較大的設備及重要設備應從低壓配電室以放射式配電，所以本工程采用了樹干式與放射式相結合的供電方式。樹干式配電的干線是供電系統的大動脈,減少干線的故障對供電可靠性、安全性起決定性作用,所以供電干線方式的選用尤其重要。

3.2 供電干線形式的選擇

供電干線一般采用如下兩種形式:

1)插接母線式

插接式母線的優點在于供電容量大、可以靈活的分接饋電，因此在高層建筑、大型公建建筑及工業廠房中得到廣泛的應用。但插接式母線也存在其不足之處：多接頭、氣密與防水性差、抗震性差,且插接式母線施工難度較電纜干線施工難度大、施工周期相對較長和對安裝空間尺寸要求高，對于日趨緊張的高層建筑豎井空間，插接式母線的局限性越發顯現它的劣勢。

2)電纜干線式

目前電纜分支方式有電纜T接、預分支電纜或者電纜分支器。電纜T接方式目前較少采用，主要原因在T接處的接頭質量、防水性能等方面無法達到技術要求，帶來不必要的漏電隱患。預分支電纜主要用于高層建筑動力與照明供電主干系統，它具有與插接式母線無論在制作工藝、材料性能、生產成本還是施工方式上無法比擬的優勢。預分支電纜具有配電安全、防水性、抗震良好、免維護和較經濟等特點。但預制分支電纜也有自己的局限性，由于預分支電纜為成型產品，這就要求用戶在訂貨時就應預先提供詳細而準確的有關電纜干線敷設資料，特別是配電系統圖和電氣豎井的實際尺寸，包括豎井的大小、層高、每層接頭位置等樓層標高剖面圖。由于預制分支電纜制作工藝要求較高，成本較昂貴，國內具有制作預分支電纜資質的廠家目前并不多，這就出現了由于定做尺寸誤差及現場吊裝引起的施工困難。

但目前建筑內豎井面積相對狹小，井內各類設備較多，在豎井內懸掛大量的電纜不管是從安全還是美觀上都是不允許的。因此,采用電纜分支器分支具有預分支電纜不具備優勢。采用電纜分支器分支無需預先制作成型產品，可以在現場施工制作，根據圖紙及現場施工方案在電纜任意位置做T型分支，還可用作電纜對接。其配電安全可靠,與插接母線及預分支電纜相比其安裝相對簡單、防水性能更好、施工要求低、免維修和更經濟。所以本工程采用了電纜分支器分支的方式來實現樹干式配電。

3.3 本工程采用的供電方式

公寓部分采用樹干式配電，本工程采用電纜分支器方式供電。商業普通照明采用樹干式供電，商業動力采用放射式供電。地下室內的送風、排煙風機和防火卷簾等消防設備則由變配電室低壓柜專用回路及柴油發電機專用回路供電，配電箱末端自投。

公寓內配電箱設置六個回路，包括照明、普通插座、空調插座、廚房插座及衛生間插座回路。ABB公司最新生產的S200系列微型斷路器及相關的剩余電流保護產品，以先進的技術性能，通過隔離保護、過載保護、短路保護和剩余電流保護等多種方式，實現安全、可靠的終端配電保護方案。

4 照明系統及節能設計

照明設計應根據視覺要求、作業性質和環境條件，通過對光源、燈具的選擇和配置，使工作區或空間具備合理的照度、顯色性和適宜的亮度分布以及舒適的視覺環境。

照明的種類有正常照明、應急照明、值班照明及航空障礙照明。本工程除在一般場所設置正常照明外，在樓梯間、防煙樓梯間前室、消防電梯間及其前室、公共建筑內的疏散走道、公寓內長度超過20m的內走道、配電室、消防控制室、消防水泵房和防排煙機房等處設置應急照明。

光源：有裝修要求的場所僅作預留，一般場所為熒光燈或其他節能型燈具。光源顯色指數Ra≥80,色溫在2 500K～5 000K之間。電氣照明用節能型熒光燈配高效電感整流器,并配備補償電容器。照明、插座分別由不同的支路供電，照明為單相三線制，所有插座回路（空調插座除外）均設漏電斷路器保護。車庫采用集中照明控制系統，做到三相平衡，選用銅芯線纜以便降低線路損耗。樓梯間、走廊采用聲光控節能自熄開關，火災時強切點亮。地下車庫燈具安裝高度為距地2.5m。燈管為節能型T8燈管，光通量為2 850lm以上，電感式鎮流器加電容補償，cosΦ≥0.90。出口指示燈，疏散指示燈和應急照明箱按防火分區設置，采用雙電源末端互投供電。出口指示燈在門上方明裝，底邊距門框0.2m；疏散指示燈墻上暗裝，底邊距地0.5m。疏散指示燈間距不大于20m。

為貫徹執行節能降耗的原則應根據環境條件，合理選擇照明控制方式，充分利用天然光，并應根據天然光的照度變化控制電氣照明的分區。根據照明使用特點，采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。應選用直射光通比例高、控光性能合理的高效燈具，室內用燈具效率不宜低于70%，裝有遮光格柵時不宜低于60%，應采用功率損耗低、性能穩定的燈用附件。直管熒光燈采用節能型鎮流器，照明與室內裝修設計有機的結合，在確保照明質量的前提下，應有效控制照明功率密度值。

5 結語

以上是筆者在工作實踐中對于高層建筑的一些粗淺認識，不當之處，請大家批評指正。

[1]中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊（3版）[M]. 北京：中國電力出版社出版, 2005.

[2]中華人民共和國建設部. GB 50045-1995高層民用建筑設計防火規范（2005年版）[S]. 北京：中國計劃出版社，2005.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB50052-2009供配電系統設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2010.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB50054-2011低壓配電設計規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2012.